径向脉冲激励下圆盘锯片声振特性的实验研究

　　圆盘锯机由于结构简单,工作效率高,因而在冶金、机械、建筑等领域被广泛应用。但工作噪声非常大,不但危害操作人员的身体健康而且污染环境,因此研究降低圆盘锯机噪声的方法,寻找有效的治理途径是国内外噪声工作者一直研究的问题之一。鉴于有些锯机所处的恶劣工作环境,无法采用一些常规有效的减振降噪技术,其噪声治理的技术难度极大。本文在已进行的圆盘锯机噪声现场测试分析的基础上[1],有针对性地提出了一些对其噪声进行有效控制的新技术和采用的新材料。为了保证治理效果,减少盲目性,避免人力、财力上的浪费,在正式实施治理方案前,有必要对这些新材料、新技术进行必要的前期模型试验研究,以获取治理方案实施时必需的一些技术数据和资料。文中以马鞍山钢铁公司轧钢厂大型冷锯机为研究背景,根据相似理论设计制造了圆盘锯机模型,对锯片在径向脉冲激励下,不同夹盘大小、大夹盘加金属橡胶及锯片钻孔情况下的声振特性进行了系统的实验研究分析,为这些治理方案用于实际锯机的减振降噪提供有用数据。

　　1　锯片模型的声振试验

　　把圆盘锯片模型的轴两端固定,通过对锯片径向激励测试研究其固有频率和声振特性,锯片模型及试验框图见图1。试验对象为原始锯片模型及各种改进形式的锯片模型,即小夹盘(Φ200)+不打孔锯片(Φ400);小夹盘+Φ3孔锯片(穿孔率为1.52%);小夹盘+Φ5孔锯片(穿孔率为4.3%);大夹盘(Φ275)+不打孔锯片(5400);大夹盘+Φ3孔锯片;大夹盘+Φ5孔锯片;金属橡胶(MR)+大夹盘+不打孔锯片;金属橡胶(MR)+大夹盘+Φ3孔锯片;金属橡胶(MR)+大夹盘+Φ5孔锯片。

　　1.1　固有频率

　　锯片的固有频率,在静止和运转时有所不同,因此一般分别称为静频和动频。由脉冲激励法得到的锯片振动固有频率,是锯片处于静态(非旋转)条件下得到的,称为静频。实际上,锯片是在高速旋转条件下工作的,由于锯片旋转时的离心力使片体处于一种张应力状态,这时锯片的振动固有频率称为动频。由于锯片旋转时的张应力,使锯片的“刚性”增加,因此造成动频高于静频。锯片转速愈高,这一差异愈大。但一般可将静频的第一阶固有频率视为动频的下限固有频率。为模拟锯切时锯齿所受到的径向冲击,试验中采用脉冲锤沿锯齿端径向进行敲击。同时在锯片的轴向测振,经FFT分析后,即可得到锯片横向振动固有频率,如表1所示。

　　由表1可看出如下规律:

　　(1)对锯片进行钻孔处理后,在相同约束条件下,锯片的固有频率普遍下降。说明钻孔后,锯片的质量和刚度都有所降低,但相比之下刚度降低的更多些。试验中采用的Φ3孔与Φ5孔两种锯片,其孔数相同,钻孔位置也相同,仅仅孔径不同,因而穿孔比不同。表1的数据表明,并非孔径愈大或穿孔率愈高,锯片的固有频率就下降愈多。实际上,孔径和穿孔比对不同模态的影响主要取决于其对各阶模态质量和模态刚度之比的影响。