塑料机泵浦乐音之排除钻研

塑料机泵浦乐音之排除钻研
　　 一、撮要：　　
　　 白文将对准家伙机或塑料射出成型机常见的异样问题-晨动与乐音，作异样景象的确诊作业，配合CNC试验室的频带综合仪(SpectrumAnalyzer)，以减速规和分贝计作感应器，除非找到好多的问题点，并顺利的将马达支持架的径向振动量由38mg降到6.7mg(在马达一倍转速下)，乐音计所量测到的音压准位(SoundPressureLevel)由原来的91.8db降到82.5db。在振动量上改善5.2倍，乐音缩小9.3db。(注：改善二倍为缩小6db)
　　 白文将述说整个振动与乐音确诊的内中，并将提议多少个改善计划。此些改善计划将在日后做机台试验测试，以期能得更佳的音色与工具性能。
　　 二、振动与乐音的起源
　　 工具所产生的振动与乐音起因甚多，随著工具与利用规模的相反，很难综合演绎出一套完全的规定，需凭教训多方评估之。通常机械所产生的振动与乐音起因如次：　
　　 1.机械元件拆卸欠佳：　　　　
　　 转动轴的联接产生未对准或不对心的问题，小抄儿拆卸过松、齿轮接触偏斜，皆会产生振动和无须要的乐音。
　　 2.机械元件不失调或败坏　　　　
　　 齿轮、轮叶片、主光轴的品质调配不匀称，会在径向产扛不失调的振动量。而轴承中的钢珠受损，或内、外圈轨迹有凹痕、异物等情景，皆会产生振动和乐音。
　　 3.热变形造成精度损失：　　　　　
　　 以家伙机的球螺杆而言，若预拉值不够，当延续运行时，温升热变形将使球螺杆蜿蜒，而使磨擦加大，亦会导致振动。
　　 4.外力造成强力振动：
　　 因为外力的激振源?成物体的强制振动，能够找到激振源来排除。
　　 三、马达与油压泵之振动特点：　
　　 1.马达：
　　 图1马达与油压泵的配置图塑料成形机的马达与油压泵之配置如Fig.1所示，马达轴与油压泵轴承靠联轴器(Couping)来联接。马达的转速约为1170rpm，比较于1170/60＝19.5Hz。故畸形马达的振动特点为在径向产生，一倍转速的振动速号,并在其倍频(1×转速、2×转速、…n×转速)产生谐波(harmonicwave)。
　　 2.油压泵：
　　 眼前射出机所运用的油压泵为轮叶式(Vane)油压泵，其特点如Fig.2所示。
　　 Fig.2所示A.B两图呈偏颇，A回转而B生动。A图上的转叶,可在槽中自在的挪动。轮叶亦会因向心力的作用而与外壁接触，产生碰撞(Impact)，而产生振动。故当油压泵的轮叶数为n片时，马达转一圈时，实则现n个周期，故泵的振动皆产生于n倍的转速。故眼前射出成型机所运用的油压泵而言，为12片之轮叶，故其振浮财生于12倍转速下，和12倍转速的倍频(24倍、36倍、48倍……)谐波上。
　　 四、塑料射出成形机的振动和乐音量测：
　　 图3试验量测架图对准机台作测量，并于在线找一音色好机台作比拟。以频带综合仪(Hp3566A)来测量，别离将减速规(Accelermeter)置于马达支持架的径向与轴向地位，并加上分贝计量测重要乐音的效率，量测地位如Fig.3所示。因工场白昼条件乐音过大，无奈真正的测量到油压泵的振动乐音，故取舍量测工夫为厂内停机时后，约早晨8:00～10:00左右。
　　 Fig.4预示试验量测的原始振动量与乐音值。由图可知无论任何机台的振动和乐音值皆1170rpm产生在12倍转速处(─────×12＝235.5Hz)与12倍频谐波(24f、36f、48f……72f，f为60马达的转速)。此景象无比的“显然”与“法则”，证实乐音的起源大都来自油压泵的叶片扑打油压之音调。另外咱们能够在Fig.4所示分贝计的讯号上，看到在效率1-3左近，可看到一显然的波峰值，此值经证实为马达切割磁力线所产生的高频乐音，此情景己经换马达而失掉改善。Fig.4亦预示了一趋向，分贝计所量到分贝值较大处对相应效率的振动值亦较大。若能改善振动的话，则亦能缩小乐音的产生。亦即在此案例下，振动→(有关性)←乐音。
　　 (a)径向
　　 图4LK机型的原始振动量
　　 (b)轴向讯号
　　 (c)分贝计　　　　　　　　　　　　
　　 1.马达与油压泵之效率反响图\fs24(FRF)
　　 图5FRF试验示用意塑料射出机所用马达为19.5HZ的转速效率，依据之上的综合，在其倍频和12倍的倍频都会有较大的振动量，故咱们将藉由敲?来敲得整零碎的FreguencyResponseFunction(FRF)，以确认是否会因“共振”导致较大的振动量。
　　 在求FRF的模态测试中，试验设施图如Fig.5所示，重要是务求得油压泵的振动一呼百应行止。　　
　　 1.FRF后果：　　
　　 由Fig.6的油压泵效率涵数一呼百应图得悉在23HZ有一显然的波峰值，此23HZ的波峰值与马达的转速效率20HZ无比濒临，在振动行止上会产生所谓“共振resonance”的景象，造成油压泵的转轴在径向会有很大的振动量，进而使得油压泵在12倍的转速下，叶片扑打油的音调亦会增大。若能将23HZ的波峰往较高频处挪动，亦即向右移，使其远离转速效率，将可使乐音值改善。
　　 五、改善计划：　　
　　 依据前述的综合，SQP21之油压泵悬挂于马达上，造成马达转速效率(20HZ)，濒临于共振效率(23HZ)，基于此特点，在改善的内中中，即着重于改善油压泵的支持刚性，使得共振效率可以远离转速效率。正常而言，乐音问题的传送门路可分为二大类。一为AirBorn(经由大气传送)，另一为StructureBorn(经由构造传送)。其与效率上下的关系如次：
　　 以此次油压泵的音调过大而言，12倍转速效率为12×19.5HZ＝235HZ，属于400HZ以次，且由图四视察来看，乐音与振动有绝对的关系，故拟从构造改善着手。为了确定改善构造对振动与乐音的“无效性”，可从品质法与刚性法来着手。
　　 (A)品质法改观构造共振效率升高振幅需试行相反品质大小与地位
　　 (B)刚性法补强地位要错误需对模态特点有初步理解需配合敲击验Stittness刚性
　　 因为马达与Pump调动于机架中，其中再有油压管路的散布，较难用品质法来确认，采纳刚性法来确认。
　　 改善后果：
　　 图7支持改善示用意将泵的支撑形式加上一支持栓和一橡皮阻尼器(RubberDamper)，如Fig.7所示。　　　　
　　 改善前后之径向、轴向振动量与分贝计所量测到乐音值如Fig.8所示。(量剂moter＋SQP21之PUMP)。在径向的振动量上面，在一倍转速下振动量由38mg上升到6.7mg，而在12倍转速之轮叶扑打振动量从50mg改善到6.0mg。相反的轴向的振动量上，一倍转速己从10.1mg改善到9mg，在12倍转速下的振动已由37mg上升到21.5mg。
　　 另外Fig.9预示了改善前、后以分贝计所量测进去的音压准位\fs24(SoundPressureLevel)，曾经由原来的91.8db降到改善后82.5db，在音调的品质上曾经失掉很明颢的改善。亦足以证实此次从振动的观点来克服乐音问题，可以失掉无效的改善。
　　 六、论断
　　 (一)油压泵支持架的最佳地位取舍：　　
　　 在刚性法中提及退出一刚性物体，来改观零碎的特点，可无效的改善音色。但支持栓的搁置地址，刚关系著支持栓对pump的灭振动机。吾人已经在电脑上构建了一容易的无限元素模子，来测试支持栓对零碎刚性的莫须有。如Fig.7所示，当间隔d匆匆变大时，整个零碎刚性变强，做作效率亦随之回升，故在支持栓地位对乐音的改善关系上，有待于试验测试之！
　　 (二)阻尼层(damper)的被覆：　　
　　 利用阻尼(damping)的效应，可升高振动的振幅。因为轮叶式的油压泵，为一离心且偏颇式的缭绕轮叶，其振动量间接应在油压泵的外壁上，且全部海域振动量最大。　　市场上所售之“隔振漆”，可划拉于油压泵的外壁，来掌握振动量。其利用划拉的薄厚来掌握阻尼值，但务必思忖到其热传问题。
　　 (三)油压泵之支持栓的设计可作适当的改善，比如加大支持栓的尺寸(外径)，可普及零碎的刚性。
　　 (四)此次改善，在马达支持架上的径面振动量，已从一倍转速下的38mg降到6.7mg，改善了82%，乐音值从91.8db降到82.5db，而测量出91.8db之高低是在早晨工场停机所测量，82.5db测于白昼量测.已有受到工场条件乐音的莫须有，但仍小于91.8db。