泡沫铝的吸声性能及其在机床上的应用

2018-05-24许毅

山西冶金 2018年2期

关键词：主轴噪音阻尼

许毅

（莱芜职业技术学院，山东莱芜 271100）

1 机床上产生噪音的因素

1.1 机床本身产生的噪音

通常机床上的振动主要来源于驱动部件和传动部件，比如驱动部件中电机的转动产生的噪音；比如传动部件中皮带、链条和齿轮相互摩擦差生的噪音[1]。

1.2 机床工作中产生的噪音

机床在进行金属加工过程中，道具与工件的接触产生的噪音。

2 机床噪音的危害

机床在进行工作时所产生的噪音有很大的危害，首先对于机床来说，噪音的不规律声波会对机床的内部构建造成破坏，增大各部件之间的磨损，从而大大降低了机床本身的寿命。

机床产生的噪音也是一种环境污染，不仅影响工人之间的交流，同时也会对工人的健康造成影响。有研究表明，人如果长时间处在一种噪音环境中，身体的各个器官和组织都会受到破坏，引起多种疾病。因此，在机床的操作过程中，如何有效的控制噪音是十分重要的问题[2]。

3 机床噪音的控制

3.1 机床内部传动件噪音的控制

机床内部的传动部件，比如传统齿轮在啮合过程中引发的振动所产生的噪音。其噪音产生的原因是齿轮等部件制造的精度以及装备过程中产生的误差导致。所以，在控制机床内部传动件的噪音中，可通过提高其制造精度控制装配误差。同时机床不要超负荷运转，否则也会引起传动部件的噪音。

3.2 机床箱体噪音的控制

机床的箱体具有良好的控制噪音的效果，同时也具有很好的减振功能。目前机床的箱体大部分都是铸造的，箱体所用的材质和整体刚性对机床的减振和吸音有很大的影响。

4 泡沫铝的优点

1）泡沫铝的密度小，在减少整个机床的重量以及机床的生产、装配和物流运输中都有很大的优势，大大降低了中间环节的成本。同时，较轻的质量也能够降低机床本身的损耗。

2）机床在工作时由于电机的转动和传动部件以及金属切削会产生大量的热，泡沫铝具有超强的耐高温性能，最高可承受780℃的高温。同时，泡沫铝在高温过程中，不会产生有毒气体，影响工人的健康。泡沫铝的散热性能可以应用于机床的隔声罩，不会因为受热导致隔声罩变形，影响使用[3]。

3）泡沫铝具有良好的阻尼性能，可以吸收机床本身产生的振动，降低机床因振动产生的零件消耗，延长机床等设备的使用寿命。

4）泡沫铝材料可以被有效回收利用，不会产生污染，在汽车、轮船和机械制造行业可以提高材料的利用率，节约资源。

基于泡沫铝以上几种优势，泡沫铝板材可以用于机床齿轮箱的材料，以减少主轴箱的噪音。

5 泡沫铝的吸声原理分析

泡沫铝的材质较轻，具有很高的阻尼损耗因子和吸声效果。泡沫铝的劣势为强度小，不能直接用作机床设备的结构件，在生产中通常采用泡沫铝夹芯板的的形式，其主要结构如下页图1所示。

图1 泡沫铝的三种形式

泡沫铝具有很强的阻尼效果，据实验研究表明，泡沫铝的阻尼值为铸铁的5～10倍。泡沫铝作为层和结构，在发生阻尼振动时，泡沫铝与合成板之间也会产生相对的滑动，使阻尼效果进一步扩大，使振动得到更加有效的衰减。

泡沫铝作为吸声材料，其吸声的性能和泡沫铝的材质以及材料的厚度、空腔的大小都有关系。厚度为8 mm的，对复合板进行实验时，可以明显发现：在声音为120～8000 Hz频率段，空腔为10 cm的表面有喷涂板的材料要比毛坯板提高12%。在喷涂板另一侧涂一层铝箔板作为泡沫铝复合板使用，空腔分别设定成 5 mm、10 mm、20 mm时，并且在100～300 Hz频率段进行吸声实验，发现随着空腔厚度的增加，吸声性能明显会增加，如表1所示。