CN113312724A - 一种基于模态分析的压力机减振方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于模态分析的压力机减振方法，特点是先得到机械压力机的机床在不同模态下的固有频率；再计算与压力机的冲压速度相对应的飞轮的转动频率；然后将飞轮的转动频率与机床的固有频率进行比较，判断共振点所发生的共振区间，若共振点发生于共振区间上限，则在机床的地脚上使用软防震垫，或在床身上打孔，以减小机械压力机的固有频率；若共振点发生于共振区间下限，则在机床的地脚上使用硬防震垫，以增加机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；优点是本方法省去了传统方法中设计隔振器的时间，提高了压力机的减振控制效率，同时降低了减振成本。且本方法操作简单，可对大多数振动较大的机械压力机进行减振，其通用性好。
Description
技术领域
本发明涉及将零件冲压成型的压力机，尤其涉及一种基于模态分析的压力机减振方法。
背景技术
与传统的机加工工艺相比，冲压工艺在生产过程中不仅节省资源，而且成型率高，因此冲压工艺得到越来越广泛的应用。而机械压力机中由于曲柄滑块机构的工作特性，其在加工过程中不可避免地会产生振动和噪音，而当机械压力机的振动和机床固有频率发生共振时，振动尤其明显，这严重影响了设备的正常使用和工作人员的健康。同时，在精密加工中，对冲压零件的加工要求更加严格。如果不对机械压力机的振动进行控制，它将无法达到合格生产的标准。另外，长期的振动和噪声也会加快设备部件的损坏。因此，对机械压力机进行有效的减振对于提高零件的质量和设备寿命有着关键作用。
目前，常通过在压力机上设置隔振器来达到减振的效果，但是隔振器的成本较高且效率较低，并不适用于任意一台机械压力机出现的振动问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于模态分析的压力机减振方法，其可快速有效地实现对机械压力机的减振，且通用性好。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于模态分析的压力机减振方法，包括以下具体步骤：
（1）、对振动较大的机械压力机采用移动力锤法进行模态分析，得到机床在不同模态下的固有频率；
（2）、根据压力机传动系统的传动比，计算得到冲压速度与飞轮转速的传动比；
（3）、当机械压力机工作的振动较大时，根据此时的冲压速度得到飞轮的转速，从而得到该冲压速度下相对应的飞轮的转动频率；
（4）、将飞轮的转动频率与模态分析得到的固有频率进行比较，判断共振点所发生的共振区间，若共振点发生于共振区间上限，则在机床的地脚上使用软防震垫，或在床身上打孔，以减小机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；若共振点发生于共振区间下限，则在机床的地脚上使用硬防震垫，以增加机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；
（5）、改变机械压力机的固有频率后再次通过移动力锤法测量机床的固有频率，若仍然在压力机的共振区间内出现共振，则重复步骤（4）；若在共振区间内共振消失，则结束调整。
进一步地，所述的步骤（1）中，通过移动力锤法采集数据的具体方法为：在机械压力机的机身分布多个测点，将加速度传感器依次固定在每个测点上，每个测点敲击至少两次并取加速度平均值。
进一步地，所述的步骤（1）中，对机械压力机进行模态分析时，取前三阶刚体模态。
进一步地，所述的共振区间的范围为压力机固有频率的±20%。
与现有技术相比，本发明的优点是本方法省去了传统方法中设计隔振器的时间，提高了压力机的减振控制效率，同时降低了减振成本。且本方法操作简单，可对大多数振动较大的机械压力机进行减振，其通用性好。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图所示，以开式C型机械压力机（金丰OCP-60E型）作为测试对象，该压力机采用对心式曲柄滑块机构，其常用的冲压速度为90r/min，在工作时会出现较大的振动。对其采取了减振措施，具体包括以下步骤：
（1）、采用移动力锤法采集该开式C型机械压力机的振动数据，具体为：在机械压力机的机身分布295个测点，并将加速度传感器依次固定在每个测点上，每个测点敲击三次并取加速度平均值，并依次记录；
根据所记录的加速度数据对压力机进行模态分析，考虑到可能引起共振的压力机自身激励源频率比较低，所以分析中只考虑前三阶刚体模态，在1阶模态下，机床的固有频率为5.521Hz；2阶模态下，固有频率为11.108Hz；3阶模态下，固有频率为20.331Hz；
（2）、根据压力机传动系统的传动比，计算得到冲压速度与飞轮转速的传动比：
压力机传动系统的传动顺序依次为电机、皮带轮、飞轮、小齿轮、大齿轮、滑块，本实施例的该款压力机中，电机与皮带轮的传动比为1：1，皮带轮与飞轮的传动比为2.6915：1，飞轮与小齿轮的传动比为1：1，小齿轮与大齿轮的传动比为6.67：1，大齿轮与滑块冲压速度的传动比为1:1，得到飞轮转速与冲压速度的传动比为6.67：1；
（3）、根据步骤（2）得到的传动比，由压力机工作时的冲压速度得到飞轮的转速为600r/min，从而得到该冲压速度下相对应的飞轮的转动频率为10Hz；
（4）、将飞轮的转动频率与模态分析得到的固有频率进行比较，发现飞轮的转动频率10Hz会与2阶模态下机床的固有频率11.108Hz发生共振，且共振点发生于共振区间下限；
一般转动频率在固有频率±20%的范围内会发生共振，而该范围也称为共振区间，而本实施例中的C型机械压力机在2阶模态下的共振区间为8.8864Hz～13.3296Hz，飞轮的转动频率10Hz在该共振区间内且接近共振区间的下限8.8864Hz；
（5）、在机床的地脚上使用硬防震垫，以增加机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；
（6）、调整地脚后，压力机的振动明显减小，工作情况得到改善；且再次通过移动力锤法测量机床的固有频率，得到机床在2阶模态下的固有频率为13.428Hz，其共振区间为10.7424 Hz～16.1136Hz，避免了与飞轮的转动频率10Hz发生共振，满足避振要求，调整结束。
实施例二：以开式C型机械压力机（金丰OCP-120E型）作为测试对象，该压力机采用对心式曲柄滑块机构，其常用冲压速度为120r/min，在工作时会出现较大的振动。对其采取了减振措施，具体包括以下步骤：
1）、采用移动力锤法采集该开式C型机械压力机的振动数据，具体为：在机械压力机的机身分布295个测点，并将加速度传感器依次固定在每个测点上，每个测点敲击三次并取加速度平均值，并依次记录；
根据所记录的加速度数据对压力机进行模态分析，考虑到可能引起共振的压力机自身激励源频率比较低，所以分析中只考虑前三阶刚体模态，在1阶模态下，机床的固有频率为7.395Hz；2阶模态下，固有频率为14.581Hz；3阶模态下，固有频率为21.421Hz；
（2）、根据压力机传动系统的传动比，计算得到滑块冲压速度与飞轮转速的传动比：
压力机传动系统的传动顺序依次为电机、皮带轮、飞轮、小齿轮、大齿轮、滑块，本实施例的该款压力机中，电机与皮带轮的传动比为1：1，皮带轮与飞轮的传动比为3.2915：1，飞轮与小齿轮的传动比为1：1，小齿轮与大齿轮的传动比为7.51：1，大齿轮与滑块冲压速度传动比为1：1，得到飞轮转速与冲压速度的传动比为7.51：1；
（3）、根据步骤（2）得到的传动比，由压力机工作时的滑块冲压速度得到飞轮的转速为900r/min，从而得到该冲压速度下相对应的飞轮的转动频率为15Hz；
（4）、将飞轮的转动频率与模态分析得到的固有频率进行比较，发现飞轮的转动频率15Hz会与2阶模态下机床的固有频率14.581Hz发生共振，且共振点发生于共振区间上限；
本实施例中的C型机械压力机在2阶模态下的共振区间为11.6648Hz～17.4972Hz，飞轮的转动频率15Hz在该共振区间内且接近共振区间的上限17.4972Hz；
（5）、在机床的地脚上使用软防震垫，或在床身上打孔，以减小机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；
（6）、调整地脚后，压力机的振动明显减小，工作情况得到改善；且再次通过移动力锤法测量机床的固有频率，得到机床在2阶模态下的固有频率为11.105Hz，其共振区间为8.884Hz～13.326Hz，避免了与飞轮的转动频率15Hz发生共振，满足避振要求，调整结束。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于模态分析的压力机减振方法，其特征在于包括以下具体步骤：
（1）、对振动较大的机械压力机采用移动力锤法进行模态分析，得到机床在不同模态下的固有频率；
（2）、根据压力机传动系统的传动比，计算得到冲压速度与飞轮转速的传动比；
（3）、当机械压力机工作的振动较大时，根据此时的冲压速度得到飞轮的转速，从而得到该冲压速度下相对应的飞轮的转动频率；
（4）、将飞轮的转动频率与模态分析得到的固有频率进行比较，判断共振点所发生的共振区间，若共振点发生于共振区间上限，则在机床的地脚上使用软防震垫，或在床身上打孔，以减小机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；若共振点发生于共振区间下限，则在机床的地脚上使用硬防震垫，以增加机械压力机的固有频率，使固有频率避开共振点；
（5）、改变机械压力机的固有频率后再次通过移动力锤法测量机床的固有频率，若仍然在压力机的共振区间内出现共振，则重复步骤（4）；若在共振区间内共振消失，则结束调整。
2.如权利要求1所述的一种基于模态分析的压力机减振方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，通过移动力锤法采集数据的具体方法为：在机械压力机的机身分布多个测点，将加速度传感器依次固定在每个测点上，每个测点敲击至少两次并取加速度平均值。
3.如权利要求1所述的一种基于模态分析的压力机减振方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，对机械压力机进行模态分析时，取前三阶刚体模态。
4.如权利要求1所述的一种基于模态分析的压力机减振方法，其特征在于：所述的共振区间的范围为压力机固有频率的±20%。
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