摘 要

随着工业化生产的迅速发展，各种机械大量投入使用，但随之引起的环境噪声和振动污染问题也日益凸显。其中，冲压机床运行时对周边的环境振动问题已引起了人们的关注和投诉，本文以某冲压机床及其相邻轻钢结构厂房为研究对象，通过现场测试和数值模拟相结合的方法来探究冲压机床振动的特性和传播规律，并建议有效的隔振措施，对有效治理这种环境振动问题具有重要的指导意义。

论文主要研究了冲压机床运行引起的环境振动问题，主要工作包括：

（1）通过现场测试采集了振源处及周边建筑物的振动响应，并对实测数据进行分析探明了冲压机床振动的特性和传播规律，并结合国家标准规范对冲压机床运行引起的周边建筑物的环境振动影响进行了评价。

（2）结合某冲压机床的地质和设计资料，基于SASSI2000软件建立了土体与结构相互作用的计算模型，分析了冲压机床运行引起的地面振动的特性和传播规律。

（3）基于实测和数值结果，建议了合理有效的隔振措施。

研究结果表明：该类冲压机床运行对周边建筑物的环境振动影响以低频振动为主，传播距离越远，振动响应越小。尽管轻钢结构厂房地面振动未超标，但由于主频段与轻钢结构固有频率接近，易导致建筑物振动放大，引起不舒适性问题。

本文的特色：结合实际工程问题，探明了冲压机床运行对周边建筑物的环境振动影响，以及其振动特性和传播规律。

关键词：冲压机床；环境振动；加速度响应；传播规律；隔振

Abstract

With the rapid development of industrial production, all kinds of machinery and large investment had been used,but environmental vibration and noise pollution problems have become increasingly prominent,too. Among them, the surrounding environmental vibration problem caused by the punching machine operation has attracted attention and complaints, taking a punching machine and its adjacent light steel plant as the research object, by the method of the combination of field test and numerical simulation,the stamping machine vibration characteristics and propagation are studied, and suggest effective measures for vibration isolation and has important guiding significance for effective governance to the environmental vibration problem.

The paper mainly studies the environmental vibration caused by the operation of the press,and machine,main tasks include:

(1)Through the field test, the responses at the vibration source and the surrounding buildings were collected, and the analysis of the data proved characteristics and propagation of punching machine vibration and combined with the national standard, ambient vibration of surrounding buildings caused by the operation of punching machine were evaluated.

(2)Combining with the geology and design data of a punching machine, the calculation model of interaction between soil and structure is established based on SASSI2000 software, and the characteristics and propagation law of ground vibration caused by the operation of punching machine are analyzed

(3)Based on the measured and numerical results, reasonable and effective vibration isolation measures are suggested

The results show that: the effect of environmental vibration on the surrounding buildings of this kind of stamping machine running is in low frequency vibration. The propagation distance is farther, and vibration is smaller.

Although the light steel structure workshop ground vibration does not exceed the standard, but due to its proximity of the main frequency to natural frequency of the light steel structure,it is easy to cause the building vibration amplification and the problem of comfort.

The characteristics of this paper: combined with the actual engineering problems, the impact of ambient vibration of surrounding buildings caused by the operation of punching machine is proved, and the vibration characteristics and propagation law of the machine are also discussed

Key words: stamping machine; ambient vibration; acceleration response; propagation law; vibration isolation

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文所做的主要工作 3

第二章 冲压机床振动的实测分析 4

2.1测量对象 4

2.2振源处测点布置 5

2.3某轻钢结构厂房的测点布置 6

2.3.1窗户旁地面 6

2.3.2电梯井附近地面 7

2.3.3过道地面 8

2.4测试结果 9

2.4.1振源处的测试结果 9

2.4.2周边建筑物的测试结果 10

2.5冲压机床振动特征和传播规律 14

2.6冲压机床振动的环境影响评价 15

2.7本章小结 15

第三章 冲压机床引起地面振动的数值模拟 16

3.1计算模型 16

3.1.1建立土层模型 16

3.1.2建立冲压机床基础有限元模型 17

3.1.3冲压机床基础模型参数 17

3.2输入荷载与施加方法 18

3.3 时间步长 18

3.4计算结果分析 19

3.4.1地面加速度响应 20

3.4.2地面振动频率成分 20

3.5本章小结 20

第四章 建议隔振方案 21

4.1隔振方案优选 21

4.2碟形弹簧缓冲器 21

4.3硬性材料填充沟 23

4.4本章小结 23

第五章 结论与展望 24

5.1结论 24

5.2展望 24

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着人们生活水平的提高，其环保意识不断增强，振动对生活环境的影响引起了人们的普遍关注。据有关部门统计表明，公众反映强烈的建筑施工、工厂振动、道路交通环境振动产生对建筑物的振动，分别约占总投诉率的49.2%、33.5%和11.3%^[1]。这些由于人类的生产生活活动产生的人工振动被列在世界七大环境公害之中，是一种新型的环境污染。随着科技的不断进步，工业的迅速发展，激增的工业生产需求导致冲压机床的使用需求剧增，冲压机床运行造成的振动响应不断增大，使冲压机床对周边建筑物以及环境的影响越来越突出。这种环境振动响应有如下不良影响：①影响周边环境内精密仪器的正常工作；②干扰周边环境内人群的工作与生活，影响人们的休息、学习和工作，严重时甚至会使人们产生不安情绪并导致食欲不振、注意力下降、易恼易怒的情况，危害人们的生理和心理健康；③持续性的振动会使周边环境内的建筑结构产生裂缝或变形，从而降低建筑结构的强度，影响建筑物的正常使用，甚至危及建筑物的结构安全。

冲压机床被广泛使用在各类加工行业中，由于冲压作业伴随着对操作人员的噪音伤害、视觉危害、听觉危害甚至人身安全的威胁，国内学者们在如何改善冲压机床的工作环境、提高冲压工作的安全系数等方面进行了大量的研究^[2-3]。据群众反映，某冲焊工厂冲压机床正常运行时会引起厂房内地面或物件明显的晃动，影响工作人员的工作时的舒适度和精密仪器设备的正常使用，同时也对周边环境内的建筑物及人员的工作及生活造成了影响，受到了周边某公司的投诉。冲压机床的振动与柴油机、压缩机等旋转式机械设备的振动有所不同，冲压机床瞬时冲击力大，造成的振动振幅大，振动具有突发性和频发性，会导致建筑物产生较为显著的动力响应。这种动力响应虽然不足以使结构出现安全性问题，但是常常会对厂房员工自身工作环境、工人的劳动安全造成危害，并且可能引发周边建筑物的振动舒适度问题，引起人员紧张并对结构安全性产生质疑。冲压机床作为众多加工行业中使用较为广泛的加工设备，其运行时带来的噪声与振动污染至今仍是学者们还在研究改善的问题。本文的研究重点和意义，通过学习由谢礼立, 吕大刚等人翻译的与结构动力学理论相关的书籍^[4]，扎实振动分析的理论基础，然后