工业缝纫机减振降噪技术探讨

潘建国

（杰克缝纫机股份有限公司，浙江 台州 318000）

工业缝纫机减振降噪技术探讨

潘建国

（杰克缝纫机股份有限公司，浙江 台州 318000）

工业缝纫机在作业时，会产生很大的振动和噪声。为减低设备运转产生的振动与噪声，必须要在日常作业中总结经验，确定噪声源头，并有针对性的采取措施进行处理。针对工业缝纫机运行特点，做好动力分析，并对存在问题的机构进行优化，改善振动噪声问题，本文对此进行了简要分析。

工业缝纫机；减振降噪；噪声源识别

工业缝纫机制造水平在不断提高，但是就现状来看，振动与噪声依然是限制其向智能化、集成化发展的主要因素。如果不解决振动与噪声问题，将会直接对工业缝纫机动平衡性产生影响。为提高减振降噪效果，需要确定噪声源，并从零件结构、质量、精度等多个方面进行综合分析，实现产品结构的优化设计，为提高作业效率打好基础。

1 工业缝纫机运行特点分析

工业缝纫机主要为平板式机体，针杆挑线、旋梭勾线、下送料形式，具有自动减线、自动定针数、自动倒回缝和自动夹线等功能，且设置了挑线杆无油润滑与圆刀剪线结构，作业时具有更高稳定性，保证切线效果达到专业要求，可以被用于各种类型薄料、厚料材质。但是其在运转作业时，存在不同程度的振动和噪声问题，会对平缝机作业质量产生一定影响。

为解决振动噪声问题，可以将模拟仿真技术应用到开发阶段，以满足产品功能为基本，对各组件对象进行分析，保证产品配置具有较高的可靠性与精度，提高产品制造效率与质量。基于平缝机为多机构惯性激励，多部位辐射发声系统，想要有效识别噪声源与振动源，必须要同时从多个方面着手，对获得的信息数据进行综合分析。

根据设备运转状态主要包括排气噪声、切削噪声、齿轮噪声、燃烧噪声等，机械噪声最为常见。

2 工业缝纫机振动噪声源识别

2.1 振动源识别

平缝机于空运转状态，对各运动机构进行运行，并对针板中点位移自功谱最大相应幅值进行测定。可以得到挑线与下轴各机构对针板位置振动程度影响较小，在减振处理时可以降低忽略。而下轴各机构分别运转时产生的振动影响明显，且不是简单的数学累加，因此需要将其作为减振处理的要点部分。

2.2 噪声源识别

基于各机构运行状态，测得噪声激励源以及全部辐射源作用下标准点位置声压值，并运用鱼骨分析法对噪声激励源进行识别。

第一，上轴机构内刺布机构对噪声程度影响最大，平缝机运转时上轴动不平衡力产生强迫振动，并通过上轴支承传递给机壳和台板，然后造成各部位产生噪声。

第二，齿形带传动也会产生一定噪声，理论上平缝机齿形带传动噪声程度不如锥齿轮传动噪声，但是在实际作业中，电机和上光轴运转工况，和仅有上下光轴运转声压级相比，标准点齿形带传动声压级升高，可确定齿形带啮合冲击产生噪声和颤振噪声，并且因为齿形带受力不均衡，造成底板振动使得台板振动发生。

第三，下轴各机构运行也是产生噪声的主要因素，尤其是送、抬牙机构、齿形带机噪声联合出现多种噪声激励源，并且下轴机构内部分机构设计不达标，如齿形带中心距不合理等。

3 工业缝纫机振动噪声影响因素

3.1 振动影响

3.1.1 构件质量

所用机构零件质量，在根本上决定了平缝机运转状态。如果存在电动机转子不平衡、滚动轴承内外圈和滚动体等加工误差、支承不对中、带轮不平衡等问题，便会造成电动机振动，进而对平缝机运行状态产生影响。

3.1.2 上轴结构

上轴以及相关零部件性能也是影响平缝机运行状态的主要因素，生产作业时上轴高速运转，手轮与带轮不平衡以及上轴不平衡均会产生一个周期性的激励，导致平缝机运转出现振动问题。

3.1.3 螺旋伞齿轮

作业时上轴需要通过罗选三齿来驱动竖轴和下轴运转，如果所用螺旋伞齿轮质量不达标，精度不能满足应用要求，在啮合过程中便会产生一个比较大的以啮合频率和其倍率为频率的激励，使得平缝机振动加剧。

3.1.4 结构不达标

挑线机构和刺布机构作业时存在周期性惯性力，其会对平缝机产生激励，进而造成平缝机振动。另外，如果下轴与旋梭不平衡也会造成平缝机振动。

3.2 噪声影响

平缝机运转存在振动问题，在空气中传播便产生噪声，且振动传播途径也会对噪声程度产生影响，例如台板、底板动力学性能，以及高速运转时皮带与空气摩擦产生气流噪声。

总结以往经验来看，平缝机噪声能量主要集中在与上轴旋转频率相同频谱分量以及三倍频，这样便可确定对噪声影响最大的因素即上轴及其相关零件振动。

4 工业缝纫机减振降噪实例分析

4.1 减振降噪分析

基于平缝机运行振动源与噪声源，分析各影响因素，采取措施来对其进行优化，提高其运行综合效率。要点即对挑线机构和刺布机构进行完全平衡，即朝曲柄和连杆的铰链中心延长连杆，确保连杆质心与曲柄和连杆铰链中心重合，并对曲柄进行平衡处理。对于因空间限制无法延长连杆的情况，可以应用近似平衡法处理，即对曲柄做平衡处理。假如某平缝机设计阶段对曲柄进行了近似平衡处理，但是平衡精度较小，为达到实际应用要求，还需要对其进行减振降噪处理。同时还可以对手轮进行平衡处理，使其主送布牙和针板平面关系达到图1所示的轨迹。

图1 主送布牙任—牙齿左顶端M′点轨迹

4.2 减振降噪实例

以某企业工业缝纫机为例进行分析，其为无油直驱高速平缝机，应用工业缝纫机声压级试验方法与振动试验方法进行测试，得到数据：2420r/min 转速；针板位置振动位移测试离合器脱开时为 52.2、啮合时为 230.7；噪声测试离合器脱开时为 50 ～ 55dB、啮合时为 76 ～ 78dB。基于缝纫机结构和功能特点，对设备进行分解、聚类和封闭处理，得到下轴及旋梭部件、送布抬牙部件、上轴部件、挑线部件与润滑部件等。各组件与实际运动环境存在较大的耦合度，且重用性比较低，需要将所有部件划分为更小组件。

以降低振动和噪声为目的，对缝纫机各部件进行重新设计。其中，直驱式伺服电机结构能够对普通伺服电机皮带传动结构产生的振动与打滑问题进行消除，确保缝纫机可以随时停在针位于剪线部位，具有高度精确性，且达到振动小、噪声轻、耗电少、性能高目的。选择应用可以前后左右调节的新型缝纫机压杆，利用压杆导座来带动压脚顺着压杆连接柱前段轴位销前后移动和转动，可以减少因压脚无法调节带来的受力不均、布料跑偏产生的噪声与振动问题。另外，还需要降低整机与部件间的摩擦系数，选择应用性能良好的润滑油，并重点做好针杆机构、无油旋梭、滑杆机构等部位的优化，选择新型优质材料对缝纫机进行优化，降低设备运转时产生的振动与噪声。

5 结语

工业缝纫机生产制造水平在不断提升，对提高生产效率具有重要意义。振动和噪声一直都是工业缝纫机运转时的主要问题，为改善此问题，需要结合设备运行特点，针对不同工况运行状态，分析确定所存振动源和噪声源，然后采取措施对整机和各构件进行优化，进一步提高设备运行效率。

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TS941.5；TB535

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