E2S4000-MB型機械壓力機振動傳播及現場實測
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機械壓力機加工結束或工件斷裂的瞬間，加工力由最大值突然降至零，曲軸、連桿和立柱因突然失去荷載而回彈，彈性勢能釋放，引起機身上下伸縮振動，并通過機腳施加給基礎、地基以動載荷；壓力機啟動、制動及與工件撞擊的瞬間也會因巨大的慣性力或慣性力矩而激起基礎和地面產生很大振動。當擾力(矩)作用到基礎上時，設備和基礎一起發生振動，并通過土介質以體波和面波的形式將其振動能量不斷向外擴散，同時振動能量又部分被土介質吸收，從而形成與距離有關的幾何阻尼衰減和與土介質有關的粘滯阻尼衰減；隨著傳播距離的增大，振動將不斷衰減直至消失。而體波與面波的合成構成工場的地面振動。
二、機械壓力機車間振動傳播的現場實測
江鈴汽車股份有限公司沖壓車間安裝的E2S4000—MB型機械壓力機，該機器基礎幾何尺寸為16m×10m，車間平面布置如圖1所示。利用CD—7速度傳感器(豎向)和CD—7S速度傳感器(水平向)拾取車間地面振動速度信息，送入CF—920分析儀進行數據處理后經繪圖儀輸出，即可得各測點的各種振動參數(如位移、速度、加速度、頻譜和互相關系等)，測試框圖如圖2。
圖1E2S4000—MB型機械壓力機車間平面布置及測點布局
圖2測試框圖
從實測曲線看出，地面豎向振動曲線有三組波峰，表明啟動、折彎工件和校整均引起地面振動，且啟動時地面豎向振動最大，折彎工件和校整時引起的地面振動大致相同，有時折彎工件時的更大，有時校整時的更大。所測得的基礎上的振動與地面上的振動有時差，據此，可計算出波的傳播速度。圖3為豎向及水平向地面振動衰減曲線；圖4和圖5分別為參考點、測點2的豎向振動位移曲線和頻譜；圖6是參考點、測點20(工作臺上)豎向振動速度曲線；圖7是參考點、測點20(工作臺上)水平向振動速度曲線；圖8和圖9分別為參考點、測點2的水平向振動位移曲線和頻譜；表1為部分實測數據。
圖3地面振動位移幅值隨距離的衰減曲線
圖4參考點豎向振動速度(下)和測點2的豎向振動位移(上)曲線
圖5參考點豎向振動速度(下)和測點2豎向振動位移頻譜(上)
表1
| 測點號 | 參考點 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 距振源中心距離(m) | 8 | 9.4 | 12.1 | 17.7 | 23.5 | 29.4 | 35.4 | 5 | 8 | 11 | ||
| 豎向 | 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) | 實測值 | - | 0.93 | 0.45 | 0.28 | 0.23 | 0.21 | 0.18 | 0.91 | 1.02 | 0.65 | |
| 計算值 | - | 0.72 | 0.61 | 0.47 | 0.39 | 0.33 | 0.29 | 1.1 | 0.8 | 0.65 | ||
| 頻率(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) | 實測值 | - | 1.0 | 0.54 | 0.54 | 0.09 | 0.17 | 0.14 | 1 | 0.92 | 0.7 |
| 計算值 | - | 0.73 | 0.63 | 0.5 | 0.42 | 0.37 | 0.33 | 1.1 | 0.81 | 0.66 | ||
| Ar頻率(Hz) | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 測點號 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ||
| 距振源中心距離(m) | 14 | 17 | 20 | 23 | 26 | 29 | 32 | 9.4 | 9.4 | 9.4 | ||
| 豎向 | 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) | 實測值 | 0.85 | 0.45 | 0.34 | 0.31 | 0.31 | 0.28 | 0.26 | - | - | - | |
| 計算值 | 0.55 | 0.49 | 0.44 | 0.4 | 0.36 | 0.34 | 0.31 | - | - | - | ||
| 頻率(Hz) | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | - | - | - | ||
| 水平向 | 振幅比 (Ar/A0) | 實測值 | 0.63 | 0.52 | 0.37 | 0.27 | 0.16 | 0.13 | 0.11 | - | - | - |
| 計算值 | 0.57 | 0.51 | 0.46 | 0.43 | 0.4 | 0.37 | 0.35 | - | - | - | ||
| Ar頻率(Hz) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
注：(1)A0為基礎上參考點的振幅，由實測得出。豎向振動：振幅A0＝34.8(μm)，水平向振動：沿東方向振幅A0＝498，沿南方向振幅A0＝275.07。
(2)表中標“計算值”的數據為按文獻［1］中的衰減公式計算得到，其余為實測值。
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