振动对工业设备和精密仪表的影响及危害非常大,可使设备和仪表不能正常使用,严重时会使其频繁损坏。同时,振动会通过土壤传播,影响厂房地基结构,降低厂房的使用寿命。人员长期在振动的环境下会影响身体健康,如引起中枢神经和心血管系统的功能障碍,使末梢血管收缩,血压升高,心跳加快,消化器官的功能受到影响等,还可导致内分泌变化、关节疼痛、失眠、手指麻木等症状,这些振动造成的危害统称为振动病。
对于锻造设备来说,振动主要是设备进行坯料锻压时产生的,其中,空气锤、自由锻和模锻锤产生的振动最大,热模锻机械压力机次之。本文将从锻压设备振动的产生、传播以及简单预防等方面进行阐述探讨。
锻压机械自身运动机构产生的振动
锻压机械在其构造上存在运转不平衡的结构,所以当锻压机械运转时,其本身会产生振动。
⑴锻压机械非平衡结构(图1)包括滑块、连杆、曲轴、齿轮等。滑块作上下往返运动,曲轴、齿轮及连杆头部等作旋转运动,这些非平衡运动的部件会产生起振力,使锻压机械产生振动。
⑵非平衡部件的起振力。旋转非平衡部件和往返运动部的动作端,因可动部件的质量因素和运动速度快的特点,尤其滑块部件回转速度很快,会产生较大的起振力,导致锻压机械振动增大。
⑶高速运转锻压机械、精密锻压机械进行高速锻压生产时,欲降低运转振动提高锻压机械精度和稳定度,会考虑加装往返动平衡装置(图2)或设计旋转平衡装置来减轻锻压机械本身运转振动。但这些平衡装置往往都会耗能,这与锻压机械经济性、省动力性的理念背道而驰,是否采用这些运转平衡装置,需充分考虑其必要性、制造成本、能耗、作业环境等因素。
⑷锻压机械的启动、停止与一般产业机械相比更需要瞬间启停的运转动力,因此需选配大容量的离合、刹车器,使可动部件瞬间启停,但振动也随之产生。热锻冲压机械等能力大,瞬间启停时会产生较大振动,因此需在启停性能与振动中取得平衡,在不影响机械运转的范围内进行离合、刹车器的动作速度调整,通常称之为软离合、软制动。
锻压机械运转锻压时产生的振动
锻压机械产生的振动会因加工种类、使用能力、锻压材料、生产速度及机械设计等因素,而有极大的振动差异。
锻压过程中振动发生的时段
⑴加工开始的振动:锻压机械的滑块由上死点开始向下位移,依所定速度使模具冲击工件,此时的冲击现象会导致振动发生。
⑵加工终端附近的振动:锻压机械的滑块靠近下死点附近时,上下模具会受到强大的压力作用,此时各部分的受力部件会变形,伴随此负荷的冲击而产生振动。
⑶加工完时的振动:加工完成,失去加压负荷时,各受力部件由于歪斜复原也会产生振动。这种振动会因加工种类而有所不同,裁断加工等振功占全体振动的大部分。