冲床噪声的传播途径和频谱特性分析

1、冲床噪声的传播途径和频谱特性分析一、冲床噪声的传播途径分析噪声在固态、液态和气态媒质中传播，并与其传播媒质相应地分别称为固体声、液体声和空气声。噪声在声源和接受者之间传播时有直接和间接的传播途径之分。图7是冲床噪声传播途径框图。声的直接传播是指由声源产生的空气声，不经过其它媒质的中介作用，直 接传给接受者。此时声能由于反射而发生方向变化；由于吸收而发生强度变化。如吹件喷嘴 的噪声，滑块下落产生的空气挤出噪声就属于声直接传播。图1冲床噪声的传播途径框图声的间接传播是由声源产生的声音， 首先完全地或部分地以固体声，液体声或空气声 的形式在冲床机身内或车间墙壁内传导，然后从一个有适当辐射条件的受激构

2、件（如床身， 屋顶等）以空气声辐射出来，传给接受者。在间接传播途径中，可出现固体声，液体声，空 气声以及单个构件之间的多次转化。二、冲床噪声的频谱特性分析噪声是由许多频率和强度不同，成分杂乱地组合而成。声频范围很广，从低频到高频 达到1000倍，一般不可能也没必要对每个频率逐一测量。为了方便和实用上的需要，通常将 声频范围划分为若干个较小的段落，称之为频带。频带的上、下限截止频率值之差称为带宽。 带宽以上、下限频率之比的对数表示，此对数值通常以2为底，单位为倍频程，即：f1/f2 = 2n 或 n = Iog2 (f1/f2 )式中fl , f2 成倍频程关系的上、下限截止频率n 两频率间的倍

3、数n可以是任意的正实数，n越小，分得越细，频程越短，测量所需时间越多。当n= 1时，即两个频率相距1倍时，称为倍频程。当n= 1/3时称为1/3倍频程，依此类推。对于倍频程，其中心频率范围见表 1表1倍频程的频率范围（Hz）中请1率631255001 lk业8k频率范90-180-3557101.42. 85. A1歯ISO3557101.4k2. 8k5. Ek11. 2k声源作简谐振动所产生的声波称为简谐波。 其声压同时间的关系为一正弦曲线。 这种 只有单一频率的声音称为纯音，它具有单一音调的声觉。除个别仪器和乐器发出的声音外， 单一频率的纯音是很少见的，一般声音都是由一些频率不同的简单正

4、弦式成分合成的声波， 把这种声音称为复音。组成复音的声压与频率的关系图称为频谱，也就是在频率域上描述声 音的变化规律。不同的声音有不同的频谱，通常以倍频程或1/3倍频程等划分的频带图图形来表示声频谱。噪声是由很多不相干的简谱波合成，在频率域内能表现为几个声压幅值相同 或不相同的离散频率图形，其主要特征为各频率的相角或相角差不同。由于声波合成中幅值 大的对噪声影响也大，因此抑制这个频率的幅值就可能达到降低噪声的结果。所以，在探寻 噪声的发生根源和产生机理，确定其工作方案时，对噪声进行频谱分析是一个很重要的手段。噪声的频谱分析是借助于测得的频率域内的声压信号分析其频率结构。一般是以频率为横坐标，主

5、要声学参量（如声压级，声强级，声功率级）为纵坐标的图形。测试时采用ND2精密声级计，其上带有倍频程滤波器，它的原理是通过电子线路组成 的模拟滤波器，将噪声信号从时域转变频率域。其理论基础是付里叶分析。众所周知，一个周期函数可以分解为一系列谐波分量，反之，把一系列谐波分量叠加 起来，则可以构成一个周期函数。所以总能把一个周期为 T的时变函数X （T）表达为如下的 付里叶级数的无穷三角级数x (t )= a0+a1cos2n f0t+a2cos4 n fOt+ +b1si n2 n f0t+b2si n4 n fOt+ ( 4)式中f0为基频；a0，an，bn是由下列各式确定的付里叶系数:经简单的

6、三角运算，式（4）可改成下式:r（i） = 丫（；匚0曽（2匚几十弭）式中:若设f二nfO ,贝U由付里叶级数表示的周期性函数可表示于Cn-f平面内，这就是函数x（t）的频谱。同样也可以在该平面内表示相位谱（n-f ）。可见，通过付里叶分析可将时域信号转变为频域信号。用ND2精密声级计对噪声进行 频率特性分析时只需将“计权网络”开关拨置“滤波器”位置，由于在输入放大器和输出放 大器之间插入倍频程滤波器，转动倍频程滤波器的选择开关，即可进行噪声的频谱分析。笔者对北京，武汉，南京，上海等地 18个工厂的275台冲床噪声状况进行过调研, 并对其中的15台不同吨位冲床在不同的加工条件下的冲裁噪声和离合

7、器噪声频谱分别进行 了测试，将其结果绘制成图形，如图 8至图13所示。分析以上各图可得出如下规律：图8不同吨位冲床冲裁噪声频率特性xp-rM#132K HOC】虹百制M曹48.幡乂口皿|Filti!图9不同材料冲裁噪声频率特性翻 12：254- 1OTC報用W JCK艮日；例申图10 400kN冲床冲裁噪声和离合器噪声图11 800kN冲床冲裁噪声和离合器噪声S3丁也 MIKJO 佔“餐“图12 1000kN冲床冲裁和离合器噪声2pm图13 350kN老式冲床冲裁和离合器噪声(1) 声压级峰值均分布在2502kHz之间，且小吨位冲床声压级峰值分布在低频区域( 2501kHz)之间，随着吨位的增大，声压级峰值向高频段(5002kHz)移动。这对选 择隔声和阻尼材料有参考作用。大吨位冲床一般冲尺寸较大的工件，这样冲裁力也大，冲床 吸收的弹性变形能较大，卸载后急剧释放引起的振动也较大，故辐射的噪声较强，如图&(2) 冲裁不同材料时其冲裁噪声差别较大。一般情况下，加工硬脆材料比软料的噪 声声压级大(见图9)。而且，冲切软料时，倍频程