锻造车间主要产生的振动源

作为一种环境公害，振动问题非常普遍，而锻造车间众多大吨位冲击性设备所引起的振动危害尤为突出。其中最大振动能来源于模锻锤及各种自由锻锤，因此锻锤基础成为振源，锻工的操作位置处在锻锤基础上，受到直接影响，通过基础、土壤向外传播的振动对周围设备和人员的影响也不可忽视。

振动大小通常用振幅、振动速度和加速度来衡量，表8-1-1所示是前苏联对锻造车间中模锻锤及热模锻压力机等锻压设备所产生的振动强度的实测结果。表8-1-2为我国部分锻锤基础振动实测数据。

由表8-1-1可知，锻锤的振动强度随着其落下部分质量的增大而增加，而且各种吨位未经减振的模锻锤，其振动速度均超出容许的标准值。

虽然自由锻时的恢复系数比模锻时要小（对于自由锻，e=0.25；对于模锻，e=0.5），但由于自由锻锤的砧座质量较同吨位的模锻锤小，其初始运动速度较高。因此，自由锻锤工作时产生的振动强度与模锻锤大体相同。

表8-1-1 锻造车间中锻工工作位置上各种锻压设备的振动强度值

①速度级=，V—实测振动速度值（mm/s）；V₀—振动速度基准值，V₀=5×10^-5 mm/s。

锻锤在对热坯料进行打击时，绝大部分动能E将转化为锻件的塑性变形能E_s，另有部分动能将转化为锻锤受力零件及锻件的弹性变形能E_t以及锤头、砧座的回跳动能E_ht，图8-1-1为锻锤打击能量的转换形式。经计算分析表明，在传统的有砧座模锻锤上进行终锻时，大约有30%的有效动能将转换为锤头及砧座的回跳能。其中砧座的回跳能E₁将使砧座向下作加速运动，产生振动能，除一小部分能量E′₁被砧下的枕木垫层吸收外，大部分能量E″₁将直接作用于锻锤的混凝土基础上，使锤基产生强烈振动，并通过土壤，使振动近似地以正弦波的形式传给周围环境，对人体、厂房及精密仪器和设备产生严重的振动公害。当锻件在锤上进行冷击时，锻锤所引起的振动公害尤为严重。此外，打击后锻锤受力构件及锻件所吸收的弹性变形能E_t的一部分将转化为弹性波能E_t2，由于这些弹性波的相互干扰使其衰减，并通过锻锤构件和锻件的内部阻尼作用，最终以热能的形式消失掉；而逸出至周围介质中构成的波能E_t1，它们在介质中传播→反射→扩散，其中一部分构成声能E_z，使锻锤锤击后产生噪声，另一部分将在锤砧下引起高频振动，这部分能量与上述的E″₁叠加，将传给基础和土壤，同样可引起振动公害。当在锻锤上进行冷击作业时，锻锤所引起的振动公害更为严重。(www.xing528.com)

机械压力机是除锻锤外会产生明显振动的另一类锻压设备。在速度较低、吨位不大的情况下，压力机振动的后果还不太引人注意，但当压力机的公称力超过一定限度时（见表8-1-1），振动问题就显得比较突出。例如，当模压结束的瞬间，上模与工件相互作用力达到最大值，并突然消失后，这时因承受工作载荷产生弹性变形而积蓄能量的机身、曲轴等构件，由于弹性回复将引起强烈振动；飞轮和电动机如果质量不平衡，将引起机身严重振动；离合器制动器结合时，曲轴-连杆-滑块系统加速、减速所产生的惯性力矩不仅容易引起基础的垂直和水平方向的振动，而且还能看到基础的旋转振动。

表8-1-2 我国部分锻锤基础振动实测数据

图8-1-1 锻锤打击能量的转换形式

E—锻锤的有效动能 E_ht—回跳动能 E₀—打击后落下部分的动能 E₁—打击后砧座的动能 E_s—锻件的弹性变形能 E_t—锻锤受力零件及锻件的弹性变形能 E_t1一逸出至周围介质中构成的波能 E_t2—在系统内部消失的弹性波能 E_z—声能 E″₁—传给土壤的能量 E′₁—被枕木垫吸收的能量