潘建國(guó)

（杰克縫紉機(jī)股份有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

工業(yè)縫紉機(jī)減振降噪技術(shù)探討

潘建國(guó)

（杰克縫紉機(jī)股份有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

工業(yè)縫紉機(jī)在作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲。為減低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲，必須要在日常作業(yè)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，確定噪聲源頭，并有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行處理。針對(duì)工業(yè)縫紉機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，做好動(dòng)力分析，并對(duì)存在問(wèn)題的機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，改善振動(dòng)噪聲問(wèn)題，本文對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

工業(yè)縫紉機(jī)；減振降噪；噪聲源識(shí)別

工業(yè)縫紉機(jī)制造水平在不斷提高，但是就現(xiàn)狀來(lái)看，振動(dòng)與噪聲依然是限制其向智能化、集成化發(fā)展的主要因素。如果不解決振動(dòng)與噪聲問(wèn)題，將會(huì)直接對(duì)工業(yè)縫紉機(jī)動(dòng)平衡性產(chǎn)生影響。為提高減振降噪效果，需要確定噪聲源，并從零件結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、精度等多個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為提高作業(yè)效率打好基礎(chǔ)。

1 工業(yè)縫紉機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)分析

工業(yè)縫紉機(jī)主要為平板式機(jī)體，針桿挑線、旋梭勾線、下送料形式，具有自動(dòng)減線、自動(dòng)定針數(shù)、自動(dòng)倒回縫和自動(dòng)夾線等功能，且設(shè)置了挑線桿無(wú)油潤(rùn)滑與圓刀剪線結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)具有更高穩(wěn)定性，保證切線效果達(dá)到專(zhuān)業(yè)要求，可以被用于各種類(lèi)型薄料、厚料材質(zhì)。但是其在運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，存在不同程度的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題，會(huì)對(duì)平縫機(jī)作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。

為解決振動(dòng)噪聲問(wèn)題，可以將模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到開(kāi)發(fā)階段，以滿足產(chǎn)品功能為基本，對(duì)各組件對(duì)象進(jìn)行分析，保證產(chǎn)品配置具有較高的可靠性與精度，提高產(chǎn)品制造效率與質(zhì)量?；谄娇p機(jī)為多機(jī)構(gòu)慣性激勵(lì)，多部位輻射發(fā)聲系統(tǒng)，想要有效識(shí)別噪聲源與振動(dòng)源，必須要同時(shí)從多個(gè)方面著手，對(duì)獲得的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

根據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)主要包括排氣噪聲、切削噪聲、齒輪噪聲、燃燒噪聲等，機(jī)械噪聲最為常見(jiàn)。

2 工業(yè)縫紉機(jī)振動(dòng)噪聲源識(shí)別

2.1 振動(dòng)源識(shí)別

平縫機(jī)于空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)行，并對(duì)針板中點(diǎn)位移自功譜最大相應(yīng)幅值進(jìn)行測(cè)定。可以得到挑線與下軸各機(jī)構(gòu)對(duì)針板位置振動(dòng)程度影響較小，在減振處理時(shí)可以降低忽略。而下軸各機(jī)構(gòu)分別運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)影響明顯，且不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)累加，因此需要將其作為減振處理的要點(diǎn)部分。

2.2 噪聲源識(shí)別

基于各機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)得噪聲激勵(lì)源以及全部輻射源作用下標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位置聲壓值，并運(yùn)用魚(yú)骨分析法對(duì)噪聲激勵(lì)源進(jìn)行識(shí)別。

第一，上軸機(jī)構(gòu)內(nèi)刺布機(jī)構(gòu)對(duì)噪聲程度影響最大，平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)上軸動(dòng)不平衡力產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，并通過(guò)上軸支承傳遞給機(jī)殼和臺(tái)板，然后造成各部位產(chǎn)生噪聲。

第二，齒形帶傳動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生一定噪聲，理論上平縫機(jī)齒形帶傳動(dòng)噪聲程度不如錐齒輪傳動(dòng)噪聲，但是在實(shí)際作業(yè)中，電機(jī)和上光軸運(yùn)轉(zhuǎn)工況，和僅有上下光軸運(yùn)轉(zhuǎn)聲壓級(jí)相比，標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)齒形帶傳動(dòng)聲壓級(jí)升高，可確定齒形帶嚙合沖擊產(chǎn)生噪聲和顫振噪聲，并且因?yàn)辇X形帶受力不均衡，造成底板振動(dòng)使得臺(tái)板振動(dòng)發(fā)生。

第三，下軸各機(jī)構(gòu)運(yùn)行也是產(chǎn)生噪聲的主要因素，尤其是送、抬牙機(jī)構(gòu)、齒形帶機(jī)噪聲聯(lián)合出現(xiàn)多種噪聲激勵(lì)源，并且下軸機(jī)構(gòu)內(nèi)部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)，如齒形帶中心距不合理等。

3 工業(yè)縫紉機(jī)振動(dòng)噪聲影響因素

3.1 振動(dòng)影響

3.1.1 構(gòu)件質(zhì)量

所用機(jī)構(gòu)零件質(zhì)量，在根本上決定了平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果存在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、滾動(dòng)軸承內(nèi)外圈和滾動(dòng)體等加工誤差、支承不對(duì)中、帶輪不平衡等問(wèn)題，便會(huì)造成電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)平縫機(jī)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響。

3.1.2 上軸結(jié)構(gòu)

上軸以及相關(guān)零部件性能也是影響平縫機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的主要因素，生產(chǎn)作業(yè)時(shí)上軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)，手輪與帶輪不平衡以及上軸不平衡均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性的激勵(lì)，導(dǎo)致平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。

3.1.3 螺旋傘齒輪

作業(yè)時(shí)上軸需要通過(guò)羅選三齒來(lái)驅(qū)動(dòng)豎軸和下軸運(yùn)轉(zhuǎn)，如果所用螺旋傘齒輪質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，精度不能滿足應(yīng)用要求，在嚙合過(guò)程中便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的以嚙合頻率和其倍率為頻率的激勵(lì)，使得平縫機(jī)振動(dòng)加劇。

3.1.4 結(jié)構(gòu)不達(dá)標(biāo)

挑線機(jī)構(gòu)和刺布機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)存在周期性慣性力，其會(huì)對(duì)平縫機(jī)產(chǎn)生激勵(lì)，進(jìn)而造成平縫機(jī)振動(dòng)。另外，如果下軸與旋梭不平衡也會(huì)造成平縫機(jī)振動(dòng)。

3.2 噪聲影響

平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)存在振動(dòng)問(wèn)題，在空氣中傳播便產(chǎn)生噪聲，且振動(dòng)傳播途徑也會(huì)對(duì)噪聲程度產(chǎn)生影響，例如臺(tái)板、底板動(dòng)力學(xué)性能，以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶與空氣摩擦產(chǎn)生氣流噪聲。

總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，平縫機(jī)噪聲能量主要集中在與上軸旋轉(zhuǎn)頻率相同頻譜分量以及三倍頻，這樣便可確定對(duì)噪聲影響最大的因素即上軸及其相關(guān)零件振動(dòng)。

4 工業(yè)縫紉機(jī)減振降噪實(shí)例分析

4.1 減振降噪分析

基于平縫機(jī)運(yùn)行振動(dòng)源與噪聲源，分析各影響因素，采取措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，提高其運(yùn)行綜合效率。要點(diǎn)即對(duì)挑線機(jī)構(gòu)和刺布機(jī)構(gòu)進(jìn)行完全平衡，即朝曲柄和連桿的鉸鏈中心延長(zhǎng)連桿，確保連桿質(zhì)心與曲柄和連桿鉸鏈中心重合，并對(duì)曲柄進(jìn)行平衡處理。對(duì)于因空間限制無(wú)法延長(zhǎng)連桿的情況，可以應(yīng)用近似平衡法處理，即對(duì)曲柄做平衡處理。假如某平縫機(jī)設(shè)計(jì)階段對(duì)曲柄進(jìn)行了近似平衡處理，但是平衡精度較小，為達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求，還需要對(duì)其進(jìn)行減振降噪處理。同時(shí)還可以對(duì)手輪進(jìn)行平衡處理，使其主送布牙和針板平面關(guān)系達(dá)到圖1所示的軌跡。

圖1 主送布牙任—牙齒左頂端M′點(diǎn)軌跡

4.2 減振降噪實(shí)例

以某企業(yè)工業(yè)縫紉機(jī)為例進(jìn)行分析，其為無(wú)油直驅(qū)高速平縫機(jī)，應(yīng)用工業(yè)縫紉機(jī)聲壓級(jí)試驗(yàn)方法與振動(dòng)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，得到數(shù)據(jù)：2420r/min 轉(zhuǎn)速；針板位置振動(dòng)位移測(cè)試離合器脫開(kāi)時(shí)為 52.2、嚙合時(shí)為 230.7；噪聲測(cè)試離合器脫開(kāi)時(shí)為 50 ～ 55dB、嚙合時(shí)為 76 ～ 78dB?；诳p紉機(jī)結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分解、聚類(lèi)和封閉處理，得到下軸及旋梭部件、送布抬牙部件、上軸部件、挑線部件與潤(rùn)滑部件等。各組件與實(shí)際運(yùn)動(dòng)環(huán)境存在較大的耦合度，且重用性比較低，需要將所有部件劃分為更小組件。

以降低振動(dòng)和噪聲為目的，對(duì)縫紉機(jī)各部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。其中，直驅(qū)式伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)能夠?qū)ζ胀ㄋ欧姍C(jī)皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)與打滑問(wèn)題進(jìn)行消除，確?？p紉機(jī)可以隨時(shí)停在針位于剪線部位，具有高度精確性，且達(dá)到振動(dòng)小、噪聲輕、耗電少、性能高目的。選擇應(yīng)用可以前后左右調(diào)節(jié)的新型縫紉機(jī)壓桿，利用壓桿導(dǎo)座來(lái)帶動(dòng)壓腳順著壓桿連接柱前段軸位銷(xiāo)前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，可以減少因壓腳無(wú)法調(diào)節(jié)帶來(lái)的受力不均、布料跑偏產(chǎn)生的噪聲與振動(dòng)問(wèn)題。另外，還需要降低整機(jī)與部件間的摩擦系數(shù)，選擇應(yīng)用性能良好的潤(rùn)滑油，并重點(diǎn)做好針桿機(jī)構(gòu)、無(wú)油旋梭、滑桿機(jī)構(gòu)等部位的優(yōu)化，選擇新型優(yōu)質(zhì)材料對(duì)縫紉機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲。

5 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)縫紉機(jī)生產(chǎn)制造水平在不斷提升，對(duì)提高生產(chǎn)效率具有重要意義。振動(dòng)和噪聲一直都是工業(yè)縫紉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的主要問(wèn)題，為改善此問(wèn)題，需要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，針對(duì)不同工況運(yùn)行狀態(tài)，分析確定所存振動(dòng)源和噪聲源，然后采取措施對(duì)整機(jī)和各構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行效率。

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TS941.5；TB535

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