工業縫紉機減振降噪技術探討

潘建國

（杰克縫紉機股份有限公司，浙江 臺州 318000）

工業縫紉機減振降噪技術探討

潘建國

（杰克縫紉機股份有限公司，浙江 臺州 318000）

工業縫紉機在作業時，會產生很大的振動和噪聲。為減低設備運轉產生的振動與噪聲，必須要在日常作業中總結經驗，確定噪聲源頭，并有針對性的采取措施進行處理。針對工業縫紉機運行特點，做好動力分析，并對存在問題的機構進行優化，改善振動噪聲問題，本文對此進行了簡要分析。

工業縫紉機；減振降噪；噪聲源識別

工業縫紉機制造水平在不斷提高，但是就現狀來看，振動與噪聲依然是限制其向智能化、集成化發展的主要因素。如果不解決振動與噪聲問題，將會直接對工業縫紉機動平衡性產生影響。為提高減振降噪效果，需要確定噪聲源，并從零件結構、質量、精度等多個方面進行綜合分析，實現產品結構的優化設計，為提高作業效率打好基礎。

1 工業縫紉機運行特點分析

工業縫紉機主要為平板式機體，針桿挑線、旋梭勾線、下送料形式，具有自動減線、自動定針數、自動倒回縫和自動夾線等功能，且設置了挑線桿無油潤滑與圓刀剪線結構，作業時具有更高穩定性，保證切線效果達到專業要求，可以被用于各種類型薄料、厚料材質。但是其在運轉作業時，存在不同程度的振動和噪聲問題，會對平縫機作業質量產生一定影響。

為解決振動噪聲問題，可以將模擬仿真技術應用到開發階段，以滿足產品功能為基本，對各組件對象進行分析，保證產品配置具有較高的可靠性與精度，提高產品制造效率與質量。基于平縫機為多機構慣性激勵，多部位輻射發聲系統，想要有效識別噪聲源與振動源，必須要同時從多個方面著手，對獲得的信息數據進行綜合分析。

根據設備運轉狀態主要包括排氣噪聲、切削噪聲、齒輪噪聲、燃燒噪聲等，機械噪聲最為常見。

2 工業縫紉機振動噪聲源識別

2.1 振動源識別

平縫機于空運轉狀態，對各運動機構進行運行，并對針板中點位移自功譜最大相應幅值進行測定。可以得到挑線與下軸各機構對針板位置振動程度影響較小，在減振處理時可以降低忽略。而下軸各機構分別運轉時產生的振動影響明顯，且不是簡單的數學累加，因此需要將其作為減振處理的要點部分。

2.2 噪聲源識別

基于各機構運行狀態，測得噪聲激勵源以及全部輻射源作用下標準點位置聲壓值，并運用魚骨分析法對噪聲激勵源進行識別。

第一，上軸機構內刺布機構對噪聲程度影響最大，平縫機運轉時上軸動不平衡力產生強迫振動，并通過上軸支承傳遞給機殼和臺板，然后造成各部位產生噪聲。

第二，齒形帶傳動也會產生一定噪聲，理論上平縫機齒形帶傳動噪聲程度不如錐齒輪傳動噪聲，但是在實際作業中，電機和上光軸運轉工況，和僅有上下光軸運轉聲壓級相比，標準點齒形帶傳動聲壓級升高，可確定齒形帶嚙合沖擊產生噪聲和顫振噪聲，并且因為齒形帶受力不均衡，造成底板振動使得臺板振動發生。

第三，下軸各機構運行也是產生噪聲的主要因素，尤其是送、抬牙機構、齒形帶機噪聲聯合出現多種噪聲激勵源，并且下軸機構內部分機構設計不達標，如齒形帶中心距不合理等。

3 工業縫紉機振動噪聲影響因素

3.1 振動影響

3.1.1 構件質量

所用機構零件質量，在根本上決定了平縫機運轉狀態。如果存在電動機轉子不平衡、滾動軸承內外圈和滾動體等加工誤差、支承不對中、帶輪不平衡等問題，便會造成電動機振動，進而對平縫機運行狀態產生影響。

3.1.2 上軸結構

上軸以及相關零部件性能也是影響平縫機運行狀態的主要因素，生產作業時上軸高速運轉，手輪與帶輪不平衡以及上軸不平衡均會產生一個周期性的激勵，導致平縫機運轉出現振動問題。

3.1.3 螺旋傘齒輪

作業時上軸需要通過羅選三齒來驅動豎軸和下軸運轉，如果所用螺旋傘齒輪質量不達標，精度不能滿足應用要求，在嚙合過程中便會產生一個比較大的以嚙合頻率和其倍率為頻率的激勵，使得平縫機振動加劇。

3.1.4 結構不達標

挑線機構和刺布機構作業時存在周期性慣性力，其會對平縫機產生激勵，進而造成平縫機振動。另外，如果下軸與旋梭不平衡也會造成平縫機振動。

3.2 噪聲影響

平縫機運轉存在振動問題，在空氣中傳播便產生噪聲，且振動傳播途徑也會對噪聲程度產生影響，例如臺板、底板動力學性能，以及高速運轉時皮帶與空氣摩擦產生氣流噪聲。

總結以往經驗來看，平縫機噪聲能量主要集中在與上軸旋轉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零件振動。

4 工業縫紉機減振降噪實例分析

4.1 減振降噪分析

基于平縫機運行振動源與噪聲源，分析各影響因素，采取措施來對其進行優化，提高其運行綜合效率。要點即對挑線機構和刺布機構進行完全平衡，即朝曲柄和連桿的鉸鏈中心延長連桿，確保連桿質心與曲柄和連桿鉸鏈中心重合，并對曲柄進行平衡處理。對于因空間限制無法延長連桿的情況，可以應用近似平衡法處理，即對曲柄做平衡處理。假如某平縫機設計階段對曲柄進行了近似平衡處理，但是平衡精度較小，為達到實際應用要求，還需要對其進行減振降噪處理。同時還可以對手輪進行平衡處理，使其主送布牙和針板平面關系達到圖1所示的軌跡。

圖1 主送布牙任—牙齒左頂端M′點軌跡

4.2 減振降噪實例

以某企業工業縫紉機為例進行分析，其為無油直驅高速平縫機，應用工業縫紉機聲壓級試驗方法與振動試驗方法進行測試，得到數據：2420r/min 轉速；針板位置振動位移測試離合器脫開時為 52.2、嚙合時為 230.7；噪聲測試離合器脫開時為 50 ～ 55dB、嚙合時為 76 ～ 78dB。基于縫紉機結構和功能特點，對設備進行分解、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。各組件與實際運動環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，對縫紉機各部件進行重新設計。其中，直驅式伺服電機結構能夠對普通伺服電機皮帶傳動結構產生的振動與打滑問題進行消除，確保縫紉機可以隨時停在針位于剪線部位，具有高度精確性，且達到振動小、噪聲輕、耗電少、性能高目的。選擇應用可以前后左右調節的新型縫紉機壓桿，利用壓桿導座來帶動壓腳順著壓桿連接柱前段軸位銷前后移動和轉動，可以減少因壓腳無法調節帶來的受力不均、布料跑偏產生的噪聲與振動問題。另外，還需要降低整機與部件間的摩擦系數，選擇應用性能良好的潤滑油，并重點做好針桿機構、無油旋梭、滑桿機構等部位的優化，選擇新型優質材料對縫紉機進行優化，降低設備運轉時產生的振動與噪聲。

5 結語

工業縫紉機生產制造水平在不斷提升，對提高生產效率具有重要意義。振動和噪聲一直都是工業縫紉機運轉時的主要問題，為改善此問題，需要結合設備運行特點，針對不同工況運行狀態，分析確定所存振動源和噪聲源，然后采取措施對整機和各構件進行優化，進一步提高設備運行效率。

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TS941.5；TB535

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1671-0711（2017）03（下）-0174-02