潘建國

（杰克縫紉機(jī)股份有限公司，浙江 臺州 318000）

工業(yè)縫紉機(jī)減振降噪技術(shù)探討

潘建國

（杰克縫紉機(jī)股份有限公司，浙江 臺州 318000）

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

工業(yè)縫紉機(jī)；減振降噪；噪聲源識別

工業(yè)縫紉機(jī)制造水平在不斷提高，但是就現(xiàn)狀來看，振動與噪聲依然是限制其向智能化、集成化發(fā)展的主要因素。如果不解決振動與噪聲問題，將會直接對工業(yè)縫紉機(jī)動平衡性產(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，具有自動減線、自動定針數(shù)、自動倒回縫和自動夾線等功能，且設(shè)置了挑線桿無油潤滑與圓刀剪線結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)具有更高穩(wěn)定性，保證切線效果達(dá)到專業(yè)要求，可以被用于各種類型薄料、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和噪聲問題，會對平縫機(jī)作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。

為解決振動噪聲問題，可以將模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到開發(fā)階段，以滿足產(chǎn)品功能為基本，對各組件對象進(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。基于平縫機(jī)為多機(jī)構(gòu)慣性激勵，多部位輻射發(fā)聲系統(tǒng)，想要有效識別噪聲源與振動源，必須要同時(shí)從多個(gè)方面著手，對獲得的信息數(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。

2 工業(yè)縫紉機(jī)振動噪聲源識別

2.1 振動源識別

平縫機(jī)于空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對各運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)行，并對針板中點(diǎn)位移自功譜最大相應(yīng)幅值進(jìn)行測定?？梢缘玫教艟€與下軸各機(jī)構(gòu)對針板位置振動程度影響較小，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)生的振動影響明顯，且不是簡單的數(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 噪聲源識別

基于各機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，測得噪聲激勵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)用魚骨分析法對噪聲激勵源進(jìn)行識別。

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

第二，齒形帶傳動也會產(chǎn)生一定噪聲，理論上平縫機(jī)齒形帶傳動噪聲程度不如錐齒輪傳動噪聲，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)聲壓級相比，標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)齒形帶傳動聲壓級升高，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，造成底板振動使得臺板振動發(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)振動噪聲影響因素

3.1 振動影響

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)。如果存在電動機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、滾動軸承內(nèi)外圈和滾動體等加工誤差、支承不對中、帶輪不平衡等問題，便會造成電動機(jī)振動，進(jìn)而對平縫機(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產(chǎn)生一個(gè)周期性的激勵，導(dǎo)致平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)振動問題。

3.1.3 螺旋傘齒輪

作業(yè)時(shí)上軸需要通過羅選三齒來驅(qū)動豎軸和下軸運(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，在嚙合過程中便會產(chǎn)生一個(gè)比較大的以嚙合頻率和其倍率為頻率的激勵，使得平縫機(jī)振動加劇。

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，其會對平縫機(jī)產(chǎn)生激勵，進(jìn)而造成平縫機(jī)振動。另外，如果下軸與旋梭不平衡也會造成平縫機(jī)振動。

3.2 噪聲影響

平縫機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)存在振動問題，在空氣中傳播便產(chǎn)生噪聲，且振動傳播途徑也會對噪聲程度產(chǎn)生影響，例如臺板、底板動力學(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，這樣便可確定對噪聲影響最大的因素即上軸及其相關(guān)零件振動。

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)行振動源與噪聲源，分析各影響因素，采取措施來對其進(jìn)行優(yōu)化，提高其運(yùn)行綜合效率。要點(diǎn)即對挑線機(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連桿，確保連桿質(zhì)心與曲柄和連桿鉸鏈中心重合，并對曲柄進(jìn)行平衡處理。對于因空間限制無法延長連桿的情況，可以應(yīng)用近似平衡法處理，即對曲柄做平衡處理。假如某平縫機(jī)設(shè)計(jì)階段對曲柄進(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，還需要對其進(jìn)行減振降噪處理。同時(shí)還可以對手輪進(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，其為無油直驅(qū)高速平縫機(jī)，應(yīng)用工業(yè)縫紉機(jī)聲壓級試驗(yàn)方法與振動試驗(yàn)方法進(jìn)行測試，得到數(shù)據(jù)：2420r/min 轉(zhuǎn)速；針板位置振動位移測試離合器脫開時(shí)為 52.2、嚙合時(shí)為 230.7；噪聲測試離合器脫開時(shí)為 50 ～ 55dB、嚙合時(shí)為 76 ～ 78dB。基于縫紉機(jī)結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，對設(shè)備進(jìn)行分解、聚類和封閉處理，得到下軸及旋梭部件、送布抬牙部件、上軸部件、挑線部件與潤滑部件等。各組件與實(shí)際運(yùn)動環(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。

以降低振動和噪聲為目的，對縫紉機(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)皮帶傳動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動與打滑問題進(jìn)行消除，確保縫紉機(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)座來帶動壓腳順著壓桿連接柱前段軸位銷前后移動和轉(zhuǎn)動，可以減少因壓腳無法調(diào)節(jié)帶來的受力不均、布料跑偏產(chǎn)生的噪聲與振動問題。另外，還需要降低整機(jī)與部件間的摩擦系數(shù)，選擇應(yīng)用性能良好的潤滑油，并重點(diǎn)做好針桿機(jī)構(gòu)、無油旋梭、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)生的振動與噪聲。

5 結(jié)語

工業(yè)縫紉機(jī)生產(chǎn)制造水平在不斷提升，對提高生產(chǎn)效率具有重要意義。振動和噪聲一直都是工業(yè)縫紉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的主要問題，為改善此問題，需要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，針對不同工況運(yùn)行狀態(tài)，分析確定所存振動源和噪聲源，然后采取措施對整機(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。

[1]鄭子明 . 工業(yè)縫紉 機(jī)減振降噪技術(shù) 的 研究 [D]. 東華大學(xué)，2009.

[2]邱衛(wèi)明 . 工業(yè)用平縫機(jī)噪聲及振動的測試與研究 [J]. 機(jī)電工程，2016,05:556～559.

[3]徐建勇，嚴(yán)輝，吳俊延 . 縫紉機(jī)測振裝置專用改造研究 [J]. 機(jī)械工程師，2015,10:239～241.

[4]張義波，張志勇，周長江，鄭成龍 . 基于 FEM/BEM 方法的縫紉機(jī)油盤低噪聲設(shè)計(jì)研究 [J]. 振動與沖擊，2012,23:137～141.

[5]周敬國 . 縫紉機(jī)發(fā)明史話 [J]. 科學(xué) 24 小時(shí)，2005(09).

[6]王永泉，陳花玲，孫富貴，陳江義，李時(shí)光 . 機(jī)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化在工業(yè)平縫機(jī)減振中的應(yīng)用 [J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2005(08).

[7]袁新林 . 工業(yè)用縫紉機(jī)的安裝調(diào)試與維修 [M]. 中國紡織出版社，2008.

TS941.5；TB535

A

1671-0711（2017）03（下）-0174-02