E2S4000-MB型机械压力机振动传播及现场实测
机械压力机加工结束或工件断裂的瞬间，加工力由最大值突然降至零，曲轴、连杆和立柱因突然失去荷载而回弹，弹性势能释放，引起机身上下伸缩振动，并通过机脚施加给基础、地基以动载荷；压力机启动、制动及与工件撞击的瞬间也会因巨大的惯性力或惯性力矩而激起基础和地面产生很大振动。当扰力(矩)作用到基础上时，设备和基础一起发生振动，并通过土介质以体波和面波的形式将其振动能量不断向外扩散，同时振动能量又部分被土介质吸收，从而形成与距离有关的几何阻尼衰减和与土介质有关的粘滞阻尼衰减；随着传播距离的增大，振动将不断衰减直至消失。而体波与面波的合成构成工场的地面振动。
二、机械压力机车间振动传播的现场实测
江铃汽车股份有限公司冲压车间安装的E2S4000—MB型机械压力机，该机器基础几何尺寸为16m×10m，车间平面布置如图1所示。利用CD—7速度传感器(竖向)和CD—7S速度传感器(水平向)拾取车间地面振动速度信息，送入CF—920分析仪进行数据处理后经绘图仪输出，即可得各测点的各种振动参数(如位移、速度、加速度、频谱和互相关系等)，测试框图如图2。
图1E2S4000—MB型机械压力机车间平面布置及测点布局
图2测试框图
从实测曲线看出，地面竖向振动曲线有三组波峰，表明启动、折弯工件和校整均引起地面振动，且启动时地面竖向振动最大，折弯工件和校整时引起的地面振动大致相同，有时折弯工件时的更大，有时校整时的更大。所测得的基础上的振动与地面上的振动有时差，据此，可计算出波的传播速度。图3为竖向及水平向地面振动衰减曲线；图4和图5分别为参考点、测点2的竖向振动位移曲线和频谱；图6是参考点、测点20(工作台上)竖向振动速度曲线；图7是参考点、测点20(工作台上)水平向振动速度曲线；图8和图9分别为参考点、测点2的水平向振动位移曲线和频谱；表1为部分实测数据。
图3地面振动位移幅值随距离的衰减曲线
图4参考点竖向振动速度(下)和测点2的竖向振动位移(上)曲线
图5参考点竖向振动速度(下)和测点2竖向振动位移频谱(上)
表1
| 测点号 | 参考点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 距振源中心距离(m) | 8 | 9.4 | 12.1 | 17.7 | 23.5 | 29.4 | 35.4 | 5 | 8 | 11 | ||
| 竖向 | 振幅(μm) | 34.8 | 32.0 | 15.4 | 9.6 | 7.9 | 7.1 | 6.3 | 31.3 | 35.2 | 22.5 | |
| 振幅比 (Ar/A0) |
实测值 | - | 0.93 | 0.45 | 0.28 | 0.23 | 0.21 | 0.18 | 0.91 | 1.02 | 0.65 | |
| 计算值 | - | 0.72 | 0.61 | 0.47 | 0.39 | 0.33 | 0.29 | 1.1 | 0.8 | 0.65 | ||
| 频率(Hz) | - | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | ||
| 水平向 | 振幅比 (Ar/A0) |
实测值 | - | 1.0 | 0.54 | 0.54 | 0.09 | 0.17 | 0.14 | 1 | 0.92 | 0.7 |
| 计算值 | - | 0.73 | 0.63 | 0.5 | 0.42 | 0.37 | 0.33 | 1.1 | 0.81 | 0.66 | ||
| Ar频率(Hz) | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 测点号 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ||
| 距振源中心距离(m) | 14 | 17 | 20 | 23 | 26 | 29 | 32 | 9.4 | 9.4 | 9.4 | ||
| 竖向 | 振幅(μm) | 29.4 | 15.4 | 11.6 | 10.7 | 10.6 | 9.8 | 9.1 | 29.4 | 28.8 | 29.1 | |
| 振幅比 (Ar/A0) |
实测值 | 0.85 | 0.45 | 0.34 | 0.31 | 0.31 | 0.28 | 0.26 | - | - | - | |
| 计算值 | 0.55 | 0.49 | 0.44 | 0.4 | 0.36 | 0.34 | 0.31 | - | - | - | ||
| 频率(Hz) | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | - | - | - | ||
| 水平向 | 振幅比 (Ar/A0) |
实测值 | 0.63 | 0.52 | 0.37 | 0.27 | 0.16 | 0.13 | 0.11 | - | - | - |
| 计算值 | 0.57 | 0.51 | 0.46 | 0.43 | 0.4 | 0.37 | 0.35 | - | - | - | ||
| Ar频率(Hz) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
注：(1)A0为基础上参考点的振幅，由实测得出。竖向振动：振幅A0＝34.8(μm)，水平向振动：沿东方向振幅A0＝498，沿南方向振幅A0＝275.07。
(2)表中标“计算值”的数据为按文献［1］中的衰减公式计算得到，其余为实测值。
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