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大型压力机的振动与隔振问题(杨先建)

作者:布达佩斯赌场 来源:本站原创 日期:2020-04-27 20:45 点击: 

  大型压力机的振动与隔振问题(杨先建)_机械/仪表_工程科技_专业资料。曲柄压力机的隔振技术

  工程建设与设计 ’’# 年第 , 期 振动控制工程专题 大 型 压 力 机 的 振 动 与 隔 振 问 题 杨先健 !, 战嘉恺 , 邵 斌 , 丁 辉# ( 河南 洛阳 %&!’#(; 北京 !’’’)%) !$机械工业部第四设计研究院, $北京市劳动保护科学研究所, 几种类型压力机基础的振动控制值及其隔振的设计问题, 并根据工程实践提出了相应的建 *! + 讨论了压力机的振动特性、 议量值。 振动特性; 基础振动控制; 基础隔振设计 *#$%+ 大型压力机; ! 中图分类号 #$%&’()##### ! 文献标识码 #*)))))))) ! 文章编号 )+,,-./01-2(3,45.,6.33+0.34 *+,随着汽车及其它新兴制造业的发展,各种工艺的冲压线 或冲压车间相 继 建 立 。其 中 压 力 机 的 基 础 , 应根据相应工艺 合理设计。其 设 计 控 制 值 , 除按相关规范对其基础本身作出 定量外, 一般 很 少 考 虑 其 它 方 面 的 影 响 。例 如 环 境 振 动 与 噪 声、 压机设备及模具振损等。据作者的设计与现场实测分析, 目 前 已 投 产 使 用 的 各 类 % ’’’./ 以 上 的 非 隔 振 大 型 压 力 机 , 其基础振动 大 都 能 满 足 01 )’’%’2(3 规 范 的 规 定 *!+。但 对 环 境振动, 压机一般正常生产负荷的振动幅值, 均 超 过 414 !32 压机约为 ;33 。其水平扰力 (&)3339: 以下 压 机 约 为 其 竖 向 扰 力 的 ;(7& ; 43)3339: -13)3339: 压 机 约 为 ;(73 ; 63) 3339: 以上压机约为 ;71 。 $ /17029:;=; ’’’ 和 4 3!2’’’5以及 414 !,2’’’ 和 4 32’’’ 规范对其所 在生产环境的规定。对工厂以外 的 区 域 环 境 振 动 , 据 文 献 *,+ 报导, 英国一台冲压商用汽车面板的 3 ’’’./ 压力机, 对厂区 外距压机 )’6 一座建于 !(!’ 年的二层砖墙小 型 住 宅 ,造 成 , 后经两次对压机隔振治理, 减小 难以忍受的振动( 约 (’71 ) 了住宅的振动量级。因此, 对大型压力机基础设计的控制值, 应依工艺生产要求, 因地制宜, 综合评价定量, 合理设计。 ? ! @AB/01C&80DEFGH? 压机动力作用时间较短, 如图 !8 ) , 对于某些较 长 周 期 基 础( 特别是 隔 振 基 础 ) 上的压机, 可以振动体系的初始状态求 其动力响应。 在动力作用终了一瞬间体系之线速度与角速度, 可用该体系在冲击作用前的动量与冲击作用后的动量相等的 动平衡条件, 以及相互冲击定律求解得 .+/0123456 锻压压力机与冲压压力机的动力作用很复杂,且有一定 区别, 但具有共性。其中锻压机 的 动 力 作 用 已 于 规 范 *!+ 中 作 了规定。本文讨论压机的下述振动特性。 ! ’9 *!:!;=# :!;+! # :!;$!=# *# :!;$;+; !$# :!;+! # :!;$!=# *# :!;$;+; ( !) ( ) !$/0170&8 计算压机基础的振动, 必须明确其扰力值及作用位置。 其 离合器结合瞬间 压 机 启 动 , 迅速将力传给连杆和滑块而形成 压机动载, 以及 接 着 形 成 的 冲 压 或 锻 压 工 件 后 突 然 卸 荷 振 动 动载, 其作用过程复杂且位置和方向也不同。 图 ! 示热模锻压 力机的作用力及时程。 一般 4,8,,,9: 压 机 及 43)3339: 以 下 压 机 的 竖 向 扰 力 约 为其公称压力的 +;0, ; 0,)) ,,,9: 压机约为 ;&3 ; 633339: 以上 男, 湖南人, 全国设计大师, 享受国家特 *&’()+ 杨先健(+/(/- ), 殊贡献津贴, 从事建筑结构设计工作, 研究工业振动控制 7 %’9 ( 式中 !) -( ) ! ’、 !! 滑块及运 %’ 为 振 动 体 系 运 行 的 初 线 速 与 初 角 速 ; 动部分模具的落下速度( ; 6; ) 6 压力机加上基础以上部分的 ; 图中 9’) 质量( #, 如图 ! 所示( ?) @! = ( & !8&& 为振动体系通 % %3 过其重心轴 0 的极转动贯量 ( ? ? 6) +; $= % 8 ; 为冲击时速 度回弹系数, 对曲轴连杆压力机, 对螺旋式压力机, 冷模 9’; 压时 9’$)’ 热模压时 9’$)。 ( ( 式中正负号之采取用可见如图 ! , 当 ’( ) 冲击位 !) ) !% 大型压力机的振动与隔振问题 工程建设与设计 !# 年第 $ 期 置如图 % & 轴左边时取负号; 当 ! # 冲击心位置如图 %& 轴右 边时取正号。其中 $ 与 % 是任意的。当 % 等于零时 ! *& # & ’ ! (%) ! (%)$ *! )$ ! # % ’ $(%) *& (%)$ *! !)$ ! 即基础台面的速度均方根值最好控制在 %%,==? 以内。 热模锻压力机基础控制值。 78 .+4: 已有明确要求。 作者在设计某 %!. /0 热模锻压力机基础时,其线位移控 制值, 远小于规范 5%6的允许要求 5%6。但准确获得其竖向 固 有 频 率后, 其基础面的速度均方根值在 %$==!? 左右。与评价机器 本身(不是规范 5%6评价基础顶面限值)标准 78!9 :;.,%%444 对照, 属尚可范围, 已接近不允许上限。该设备投产两年多已 损坏模具三台。直接经 济 损 失 约 %! 万 元(不 包 括 设 备 停 产 损失)。 该城市机制造专家认为这是这类压机的正常现象。 其 基础方案设计时,作者曾有隔振基础的设想。如采用隔振基 础, 其瞬时冲击响应, 可 减 小 ;@ , 其 振 动 输 出 可 减 小 4@ 以 上, 但投资方仅注重设备投资, 根本不会联想到与设备性能密 切相关的设备基础的投资效应。 因此, 作者认为大型热模锻压 力机基础的控制值, 除 满 足 规 范 78 .+4: 外 , 尚应考虑 (#) (+) 这就是当体系质心 ’ 与底面形心 ( 无偏心时的结果。 #,!#$%&’()* 压力机重 心 高 , 动 力 作 用 点 距 基 础 形 心 也 高(图 %-), 其 回转固有频率一般比竖向者低,也比一般机器基础的回转固 有频率低(图 !)。因此, 压机基础现场实测, 其测点应尽可能 靠近基础形心。一般在基础边缘测得者, 其线位移为最大, 而 其频率可能是最低的回转频率而不是基础的竖向频率 。图 # 为砂岩地基上 %!. /0 热模锻压力基础实测曲线,其测点 偏离基础形心较小,其时程和频谱反映了基础竖向振动分量 较大, 但仍见明显的回转振动分量。由实测曲线可知, 其竖向 固 有 频 率 为 #%,+12 3##,#12, 其 振 幅 较 大 的 回 转 频 率 为 要注意各相应频 4,%12。由时程曲线判定压机基础的阻尼比, 段的阻尼比的差别, 由微机输出的整个时程阻尼比无意义, 因 为包含了竖向、 回转还有压机运动部件的阻尼。 只有根据时程 的竖向、 回转分别计算的阻尼比, 才是实测所需。 由图 # 可见, 其回转阻尼远小于竖向阻尼。 7878!9:;.,%%444 标准。这也许可以减小热模锻压力机模 具损坏率以及延长压机的使用寿命。 =9!#&’?@AB 通过前文分析, 当准确获得(计算或实测)压力机基础竖 向固有频率后, 其线.+4: 规范要求。 但常有可能超出 78!9 :;.,%%444 标准对设备本身要求, 同 时一般都超过 A8A %:! 和 A8A %$! 对生产人员所在生 产环境的要求。因此, 采用隔振基础是上策。虽然投资略有增 加, 但 其 经 济 回 报 效 益 是 可 观 的 5;6, 如延长压机及模具的使用 寿 命( 一 种 汽 车 车 型 全 套 模 具 需 % 余 万 美 元 )和 提 高 产 品的综合质量。 同时设计者应当执行国家现行标准, 特别是满 足安全、 环保、 卫生设计规范要求。 )  % !#$%+,-./0 %,CDE!#&)*FG?@H’IJ 且其动力作用位置高于其重心。 故隔振器 (%* 因其重心高, ! 12#3$%+,-./0 应尽可能远离基础形心,以增加体系回转刚度而使其刚度中 心尽量靠近其重心, 以减小回转位移而提高体系振动稳定性。 如某厂冲压线大型压力机隔振设计, 在其基座结构中, 作简单 处理就获得了很好的效果。 这一简单而重要的概念常被忽视, 例如几乎随处可见的隔振器厂商的产品介绍材料中,就有将 多个隔振器排列在压力机基础形心附近而丧失了其回转刚度 的实例。 是设计其隔振体系的 (!* 准 确 计 算 压 力 机 本 身 固 有 频 率 , 关键参数。 已有的方法是需要压力机本身各部件断面 , 委托方 很难提出。另有国外引进计算机软件,因 其 输 入 参 数 难 以 准 4 ! !#512#3$%+,-./067 89 !#$% 当压机基础周期较短, 需按规范 5%6求其动力响应。当压机 基础的周期较长, 如前文所述, 可按振动体系秒的初始条件求 其动力响应。一般压力机基础的控制值, 可由压机制造厂商提 供, 如有困难, 可考虑 78!9 :;.,%%444 标准 相关因素设值。 5.6 汽车制造及同类型冲压线压力机基础控制值。考虑到模具及 设备使用寿命及对生产人员人体或精神上的影响, 其安装点,  4 # KLM$NOPQR!#$%STUV %. 工程建设与设计 #’’! 年第 1 期 振动控制工程专题 确, 已有结果与实际固有频率差 !# 倍。 依作者的经验公式计 算, 其众多结果大体与实测相近。 在 &#’()*’( 时 , 应 保 持 在 ’#*) $!% 隔 振 体 系 阻 尼 比 , 使 其 冲 击 作 用 时 间 在 ’#+ 之 内 , 以保持最佳隔振效果。 ’!’, 这需要特殊的阻尼剂及与之匹配的阻尼器。目前国内已研制 了高粘度阻尼剂, 并在阻尼剂与阻尼器匹配的设计理论上有 新进展。 于相互协调, 以避免已建或在建、 将建的压力机基础在满足某 一规范时却违反其它规范的现象存在,为提高我国制造行业 产品综合质量的竞争能力打下坚实的基础。 应按总体隔振体系设计, 已发现某 $!% 压力机的隔振体系, 些隔振器制造厂商提供的压机隔振设计, 由于缺乏重型钢结构 设计的基本知识而存在很多不安全甚至危险因素。 投资方应引 以为戒。还应依据工艺需要及生产环境综合考虑, 严格遵照国 家或行业标准、 规范合理设计。以取得最佳经济、 技术效益。 $,% 应按照隔振体系设计隔振体系。作者曾受某大型企业 委托, 审查某隔振器 厂 设 计 的 一 台 大 型 压 力 机 的 隔 振 工 程 系 统。该隔振器厂两位高级专家并不知道压机隔振还要计算隔 振体系振幅, 更 不 知 道 还 有《 隔 振 设 计 规 范 》及 其 各 项 严 格 的设计要求。该厂设计的钢螺旋圆柱单簧的旋绕比远小于国 家标准而未采取任何抗失稳措施。其某弹簧应力超过国家标 准 #*-以上。 由于阻尼比过小, 其压机冲击振动时间大于 ./ 以上等问 题而造成设计失误 。某 大 型 汽 车 制 造 公 司 , 在冲压线上的压 机下设置隔振措施。隔振器制造商将隔振器浮置在 .0 余高 的钢底座大梁下, 因而使大型压力机支承在一个危险的失稳 结构体系上。 由于 $*% 压机隔振底座台面振动线位移应考虑阻尼效应。 其阻尼比对台面振动 压机隔振体系阻尼比在 ’#*)’!’ 左右, 线位移的影响, 较小阻尼(例如橡胶垫阻尼比仅 ’’1)要大许 多。 因此压机隔振底座台面振动线位移的计算应考虑阻尼比。 99:;: #$%%%% &’%% ()*+*,-./ 动力机器基础设计规范 0$1 3.#,2***// 机械工业环境保护设计规范 0$1 2$//3’3/// #.,2*** , 4$//3’3// 56,2*** , 3.2,2***/ 机械工业职业安全卫生设计规范 0$7 +$//&’// 58898,66/ 城市区域环境振动标准 0$1 ($/&’!:// .*9(75,5---/在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动0$7 .$//3’3// 22,-5 隔振设计规范 0$7 杨先健, 战嘉恺, 宁 和, 丁 辉 7/ 大 型 压 力 机 隔 振 设 计 ;$ 第 二 9$/// 届全国建筑振动学术会议论文集 =$1 北京: 中国建筑工程出版社, 5--9 : 9)5+1 6$/7?7:@ABCDEF,:GFEAB7/ HIIDJKL/ AI/ LMBNCO% PAQCKNCO% G% .**RKAC% %%%%%%MBDLL%AC%SNTBGKNAC%GUVGJDCK/@AQLDL;$1+K@/WCK1=ACO1AC/0AQCU/GCU/ //////SNTBGKNAC=$1/#--./X00W;1 机械工厂设计 -$/ 汤来苏 叶鹤秀 1/ 曲柄式压力机基础的动力计算 3$ , ( # ): 2-)491 //////#-6( , #*$/ 朱 宏 有 童 洁 英 张 志 胜 杨 先 健 1 大 型 压 力 机 基 础 设 计 ;$1 土 动 力学理论与实践 =$1 大连: 大连理工大学出版社, #--6Y+2#)+29 #!#$%&’()*+,-./01234 作者设计并已实施某汽车厂 , 条冲压线多台大型压力 机隔振体系, 未按国 外 通 常 将 隔 振 器 置 于 压 机 底 座 的 普 通 体 系。而是以最大的满足工艺及生产环境要求形成了独特的隔 振体系。取得了很好的经济、 技术效益。 设置在 $.% 将承载力为 ,’’23). #’’23 的大荷载隔振器, 压机横梁两端, 并 将 两 横 梁 以 联 系 梁 联 结 形 成 闭 合 系 统 。因 此取消了原设计(已发出施工图) 节省 *’’4 1 条通长主纵梁, 钢梁。此纵梁制造商按设备附件加工 #’ ’’’ 元 !4 。 、 宽 长 ..0、 深 度 ’*’0 $#% 减 小 了 , 条 共 计 长 近 #’’0, 的宽带状基础, 节省了带状基础及相邻厂房基础造价。 为工艺生产及工艺 $!% 提供了良好的带状地沟工 艺 空 间 , 调整创造了条件。 提高了体系回转刚度 $,% 隔振器设置在压机底座横 梁 下 , 因而提高了体系振动稳定性。 可以任意移动了, 为工艺设备调整提 $*% 压 机 底 座 横 梁 , 供良好条件, 因而节省大量必须的投资。 =?@$2**2R*6R24 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 工程机械集成制造需求分析与方案设计工作会 议在柳州召开工作会议在柳工机械集团召开 “工程机械行业现代集成制造系统技术需求分析与总体 方案设计” 工作会议于 #’’! 年 ; 月 !’ 日在广西柳州柳工机 械集团举行, 课题组全体研究人员、 行业相关专家、 行业相关 媒体的记者、 国家 1! 专家参加了会议。 会议期间, 重点讨论了四个部分: 工程机械行业现状与发 展趋势; 工程机械行业信息化发展战略; 工程机械行业现代集 成制造系统整体解决方案;工程机械行业现代集成制造系统 初步设计与实施方案。大家畅所欲言, 提出了多方面的建设性 意见。并讨论了在工程机械行业推广三维 =8, ?@A 的实施 方案, 以及在行业推广 +A 的前景。 会议对课题的各个子课题作了详细讨论,肯定了成绩, 并 明确了下一步的工作重点, 达到了预期目的。 与会专家认为, 各 个子课题从行业发展现状与趋势, 行业信息化需求分析, 行业 到 行 业 =5B+ 的 初 信息化战略, 行业 =5B+ 的 整 体 解 决 方 案 , 步设计与实施方案形成了一个完整的体系。 课题与工程机械行 业的信息化建设实践紧密结合, 对今后工程机械行业信息化的 推进工作以及企业的经营决策都将有可靠的参考作用。 与会专家建议,为进一步推进工程机械行业的信息化建 设, 课题将在现有研究成果的基础上, 进一步的深化, 使之更 具有可操作性。 (吴良树 报道) 56 78 是密切相关的整体, 在压 $.% 压力机基础与压力机本身 , 机运行过程中对压机的工作性质能产生不可分割的效应。因 此, 投资方对其基础的 投 资 , 应与压机本身一样重视, 才能在 工艺生产、 产品综合质量上获得投资回报。 应执行安全、 环保、 卫生相应 $#% 压力机基础设计控制值, 的国家及行业标准或规范。由于这些规范本身的依据的差 别, 例如有的依据前苏联规范, 有的依据 5+6, 有的依据 785 , 以及行业的目标差 别 , 其 控 制 值 不 一 致 。应 在 规 范 修 订 时 予 .

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