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關(guān)鍵詞：
堆垛機(jī)
- 摘要：針對堆垛機(jī)運行噪聲的分布，提出具體的降噪方案，并對噪聲較大的關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計，達(dá)到了降噪效果。
堆垛機(jī)作為自動化立體倉庫中主要的作業(yè)設(shè)備，結(jié)構(gòu)尺寸大、傳動系統(tǒng)復(fù)雜，是主要的噪聲源之一，其對于生產(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)生過程一般分為兩部分：在堆垛機(jī)啟動和停止過程中，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，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)、運行機(jī)構(gòu)、貨又伸縮機(jī)構(gòu)、載貨臺、司機(jī)房、電器控制柜等幾大部分。驅(qū)動堆垛機(jī)沿運行軌道水平運動的運動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動載貨臺上升及下降的起升機(jī)構(gòu)，實現(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)。而運動機(jī)構(gòu)作為堆垛機(jī)和整個貨架系統(tǒng)的重要接觸部位，其運動過程中行走輪和導(dǎo)軌之間相互作用所產(chǎn)生的噪聲，就成了系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的主要聲源。
噪聲實驗結(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試點進(jìn)行噪聲測量。
輪軌噪聲實驗結(jié)果表明，下橫梁處測量到的聲強(qiáng)值出現(xiàn)高峰點，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大引起行走輪與軌道踏面接觸軌跡的橫向偏移，造成短時的高頻噪聲；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。
立柱中部測點的測量結(jié)果顯示，120m/min堆垛機(jī)無筋板處的輻射聲強(qiáng)達(dá)到70dB(A)以上，此處同樣測到了聲強(qiáng)的峰值點。結(jié)構(gòu)分析表明，立柱的表面積很大，無筋板大截面聲輻射較強(qiáng)，故其對噪聲的產(chǎn)生和傳播有很大影響。
貨架上測點接收到的聲強(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)運行中相互撞擊，都會產(chǎn)生較大的噪聲。
上橫梁處的測點測量到的聲強(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)運行中兩者劇烈的撞擊聲是堆垛機(jī)一個主要的噪聲源。
通過測量分析，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。
總體來看，行走輪和導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計是堆垛機(jī)降噪主要的研究方向。
具體降噪措施
根據(jù)堆垛機(jī)測試分析結(jié)果，可以采用減振和隔振兩種措施來降低噪聲。
1．天軌和地軌構(gòu)件本身的質(zhì)量以及安裝施工質(zhì)量對噪聲的影響最大，是撞擊聲、轟鳴聲和尖叫聲的主要來源，有時甚至?xí)焱?yán)重故障，因此應(yīng)提高其生產(chǎn)和安裝質(zhì)量。
2．對于高速重載堆垛機(jī)，或?qū)υ肼曈刑厥庖蟮膱龊希档驮肼曌钣行У姆椒ㄊ菑氐赘母镄凶邫C(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。
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)備運行的穩(wěn)定性，但其和天軌的強(qiáng)烈金屬撞擊，會產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲，并通過堆垛機(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，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。
實驗證明，此結(jié)構(gòu)可以有效地緩解堆垛機(jī)高速行走、啟動及停止過程中所產(chǎn)生的巨大沖擊力，使堆垛機(jī)的運行更加平穩(wěn)，減小了堆垛機(jī)的噪聲。
