冲床噪声产生的原因

声波是物体在媒质中振动产生的。声波是一种机械波,是物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果,产生声波的振动系统称为声源。由声波产生的机制可知,有振动产生或有空气扰动的地方,就有声波传出。对冲床而言,其冲压噪声声压级一般在90～110dB之间。

冲床噪声可分为运转噪声和工作噪声。运转噪声是冲床空载运转噪声,它包括电机、皮带、齿轮、曲柄连杆滑块及轴承间隙、离合器等形成的噪声。其中,主要是离合器和齿轮噪声。工作噪声是冲床冲压时产生的噪声,在相同的冲床上采用不同的冲压工艺(如冲裁,拉深,弯曲)加工同样材料所产生的噪声不一致。

图1工作噪声历程及声能历程［1］
(a)冲床工作噪声历程(b)声能历程

图1a是实测冲床一个工作循环的声压历时曲线［1］,图中清楚地表现了离合器噪声、卸料噪声、凸模接触工件的碰撞声以及材料断裂时发出的噪声。可以看出:材料断裂时发出的噪声和离合器工作时产生的噪声最强烈(振幅大,衰减幅度大)。图1b是相应声能历时曲线［2］。其声能表达式为:

E＝∫p2dt(1)

式中E—声能总和,N2m-4s

p—瞬时声压

图2是冲床一个工作循环过程中,随着时间的不同,各个频带的声能分布情况。图中的多面体表示该声源的等效声能的大小。由于峰值声压级同其频率有关,据此可找出一些声源的本质特性。从图中也可看出冲裁噪声和离合器噪声多面体体积最大,其峰值最高。可见冲裁噪声和离合器噪声是冲床噪声的两个主要噪声源。图3是笔者利用分别运行法,在100kN冲床上冲裁2mm×φ30mmA3时的噪声实测结果。

图2 冲床工作时噪声能量分布图

图3100kN冲床冲裁噪声实测值

1.离合器的接合和脱开噪声

冲床常用的离合器有牙嵌式、摩擦片式、转键式等。其中,转键式在中小吨位冲床上应用最广,噪声相对较高。冲床转键离合器接合的实质是转键与开有三个(或四个)键位的中套的其中某个键位接合。离合器接合噪声是由一系列的撞击所引发的,在接合过程中,存在三个主要撞击现象［3］:

(1)转键与中套间的撞击,即稳态转键与旋转着的中套接合过程中两者的碰撞；

(2)转键与曲轴间的撞击,即转键的一侧与中套间撞击的同时,另一侧在前者反作用力的作用下与曲轴冲击；

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