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關(guān)鍵詞：
堆垛機(jī)
- 摘要：針對(duì)堆垛機(jī)運(yùn)行噪聲的分布，提出具體的降噪方案，并對(duì)噪聲較大的關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到了降噪效果。
堆垛機(jī)作為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中主要的作業(yè)設(shè)備，結(jié)構(gòu)尺寸大、傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，是主要的噪聲源之一，其對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境的影響逐漸受到人們的關(guān)注。
堆垛機(jī)噪聲分布
作為大型的機(jī)器設(shè)備，堆垛機(jī)噪聲的發(fā)生過(guò)程一般分為兩部分：在堆垛機(jī)啟動(dòng)和停止過(guò)程中，由于機(jī)械零件受到?jīng)_擊，瞬間引起的加速度迅速變化而產(chǎn)生的加速度噪聲；一部分能量轉(zhuǎn)化為零件的振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲輻射形成速度噪聲，這部分噪聲一直存在，直到振動(dòng)完全停止，是堆垛機(jī)噪聲的重要組成部分。
堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)主要有金屬結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、貨又伸縮機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、司機(jī)房、電器控制柜等幾大部分。驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)沿運(yùn)行軌道水平運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)載貨臺(tái)上升及下降的起升機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)貨物存取功能的貨又伸縮機(jī)構(gòu)以及立柱和上下橫梁都是產(chǎn)生和傳播噪聲的主要結(jié)構(gòu)。而運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為堆垛機(jī)和整個(gè)貨架系統(tǒng)的重要接觸部位，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中行走輪和導(dǎo)軌之間相互作用所產(chǎn)生的噪聲，就成了系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的主要聲源。
噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
為了獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，選取堆垛機(jī)上下橫梁和立柱以及貨架處的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行噪聲測(cè)量。
輪軌噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，下橫梁處測(cè)量到的聲強(qiáng)值出現(xiàn)高峰點(diǎn)，甚至達(dá)到80dB(A)以上。
由結(jié)構(gòu)分析可知，堆垛機(jī)的噪聲主要來(lái)自于輪軌。由于行走輪、輪軌之間連接部位水平方向的偏差過(guò)大引起行走輪與軌道踏面接觸軌跡的橫向偏移，造成短時(shí)的高頻噪聲；鋼軌之間連接部位垂直方向的偏差以及鋼軌表面質(zhì)量也對(duì)堆垛機(jī)的噪聲有很大影響，且在50～10kHz的頻帶內(nèi)所輻射的聲強(qiáng)均較高。
立柱中部測(cè)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果顯示，120m/min堆垛機(jī)無(wú)筋板處的輻射聲強(qiáng)達(dá)到70dB(A)以上，此處同樣測(cè)到了聲強(qiáng)的峰值點(diǎn)。結(jié)構(gòu)分析表明，立柱的表面積很大，無(wú)筋板大截面聲輻射較強(qiáng)，故其對(duì)噪聲的產(chǎn)生和傳播有很大影響。
貨架上測(cè)點(diǎn)接收到的聲強(qiáng)值也到達(dá)了70dB(A)以上。天軌與貨架之間通過(guò)天軌吊梁以螺栓直接連接，由于天軌的制造安裝質(zhì)量較差以及連結(jié)部位在堆垛機(jī)運(yùn)行中相互撞擊，都會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。
上橫梁處的測(cè)點(diǎn)測(cè)量到的聲強(qiáng)值接近70dB(A)。導(dǎo)向輪與天軌同為金屬結(jié)構(gòu)，在堆垛機(jī)運(yùn)行中兩者劇烈的撞擊聲是堆垛機(jī)一個(gè)主要的噪聲源。
通過(guò)測(cè)量分析，明確了噪聲源的位置及噪聲強(qiáng)度的分布規(guī)律，因此，堆垛機(jī)的降噪問(wèn)題可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)，如：提高天軌和地軌構(gòu)件本身的質(zhì)量及安裝施工的質(zhì)量，調(diào)整行走輪材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，盡量緩解輪軌噪聲的產(chǎn)生；調(diào)整天軌導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)，在滿足使用要求的情況下采用其他材質(zhì)，達(dá)到降噪目的；減小立柱表面積，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)盡量緊湊，盡量減少表面輻射，從而降低噪聲；在主要構(gòu)件連接部位加裝膠質(zhì)隔振墊，減少剛性接觸而產(chǎn)生的噪聲。
總體來(lái)看，行走輪和導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)是堆垛機(jī)降噪主要的研究方向。
具體降噪措施
根據(jù)堆垛機(jī)測(cè)試分析結(jié)果，可以采用減振和隔振兩種措施來(lái)降低噪聲。
1．天軌和地軌構(gòu)件本身的質(zhì)量以及安裝施工質(zhì)量對(duì)噪聲的影響最大，是撞擊聲、轟鳴聲和尖叫聲的主要來(lái)源，有時(shí)甚至?xí)焱?yán)重故障，因此應(yīng)提高其生產(chǎn)和安裝質(zhì)量。
2．對(duì)于高速重載堆垛機(jī)，或?qū)υ肼曈刑厥庖蟮膱?chǎng)合，降低噪聲最有效的方法是徹底改革行走機(jī)構(gòu)：變輪軌式為膠輪式，并將所有的金屬導(dǎo)向輪改為注膠輪。改進(jìn)后，運(yùn)行噪聲可降低10dB以上。
3．在主要構(gòu)件的連接部位如立柱的底部、中部和上部加裝橡膠隔振墊。隔振墊可以有效隔離高頻振動(dòng)。
4．增加下橫梁和上橫梁的剛度。工作模態(tài)分析結(jié)果顯示，以500Hz為中心頻率的1/3倍頻程范圍內(nèi)幾階模態(tài)振型，在結(jié)構(gòu)某些部位的振動(dòng)位移明顯突出。從結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)這些部位的剛度，使其模態(tài)頻率發(fā)生轉(zhuǎn)移，振幅減小，從而達(dá)到降低噪聲的目的。
5．消除由立柱通孔傳播的由共鳴箱效應(yīng)引起的空氣噪聲和立柱表面輻射噪聲。立柱內(nèi)腹板的結(jié)構(gòu)及其焊接形式?jīng)Q定了必然有噪聲的產(chǎn)生。其傳播途徑是表面輻射和通過(guò)孔外泄。解決的途徑為周邊連續(xù)焊接及盡可能密閉通孔。
6．改剛性導(dǎo)向輪為實(shí)心輪胎式導(dǎo)向輪，避免剛性撞擊，從而降低噪聲。
7．優(yōu)化堆垛機(jī)整體結(jié)構(gòu)，選用強(qiáng)度密度比高的結(jié)構(gòu)材料，降低整機(jī)重量，從而降低驅(qū)動(dòng)功率，提高有效載荷機(jī)重比，有效降低噪聲。
結(jié)構(gòu)改進(jìn)
行走滾輪是堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)的主要承載結(jié)構(gòu)，承受著巨大的重量和沖擊力。現(xiàn)有的堆垛機(jī)導(dǎo)向輪多采用整體金屬結(jié)構(gòu)，雖然能夠滿足工作的需要，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，但其和天軌的強(qiáng)烈金屬撞擊，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲，并通過(guò)堆垛機(jī)立柱造成噪聲輻射，是堆垛機(jī)主要的噪聲源之一。因此，可改進(jìn)堆垛機(jī)導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而達(dá)到降噪效果。
具體方法為：保留內(nèi)部金屬輪轂部分作為導(dǎo)向輪的支撐結(jié)構(gòu)，在金屬輪轂和金屬外轅之間添加彈性注膠夾層，作為減振結(jié)構(gòu)。這樣，不但提高了導(dǎo)向輪和天軌的接觸性，更能夠避免金屬的直接碰撞，減緩沖擊力。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
實(shí)驗(yàn)證明，此結(jié)構(gòu)可以有效地緩解堆垛機(jī)高速行走、啟動(dòng)及停止過(guò)程中所產(chǎn)生的巨大沖擊力，使堆垛機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn)，減小了堆垛機(jī)的噪聲。
