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• 關鍵詞： 堆垛機
• 摘要：針對堆垛機運行噪聲的分布，提出具體的降噪方案，并對噪聲較大的關鍵部位的結構重新進行設計，達到了降噪效果。

　　堆垛機作為自動化立體倉庫中主要的作業設備，結構尺寸大、傳動系統復雜，是主要的噪聲源之一，其對于生產環境的影響逐漸受到人們的關注。 
　　 
　　堆垛機噪聲分布 
　　 
　　作為大型的機器設備，堆垛機噪聲的發生過程一般分為兩部分：在堆垛機啟動和停止過程中，由于機械零件受到沖擊，瞬間引起的加速度迅速變化而產生的加速度噪聲；一部分能量轉化為零件的振動，從而產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，是堆垛機噪聲的重要組成部分。 
　　 
　　堆垛機的結構主要有金屬結構、運行機構、貨又伸縮機構、載貨臺、司機房、電器控制柜等幾大部分。驅動堆垛機沿運行軌道水平運動的運動機構，驅動載貨臺上升及下降的起升機構，實現貨物存取功能的貨又伸縮機構以及立柱和上下橫梁都是產生和傳播噪聲的主要結構。而運動機構作為堆垛機和整個貨架系統的重要接觸部位，其運動過程中行走輪和導軌之間相互作用所產生的噪聲，就成了系統運行中產生的主要聲源。 
　　 
　　噪聲實驗結果分析 
　　 
　　為了獲得準確的數據，選取堆垛機上下橫梁和立柱以及貨架處的測試點進行噪聲測量。 
　　輪軌噪聲實驗結果表明，下橫梁處測量到的聲強值出現高峰點，甚至達到80dB(A)以上。 
　　由結構分析可知，堆垛機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量也對堆垛機的噪聲有很大影響，且在50～10kHz的頻帶內所輻射的聲強均較高。 
　　立柱中部測點的測量結果顯示，120m/min堆垛機無筋板處的輻射聲強達到70dB(A)以上，此處同樣測到了聲強的峰值點。結構分析表明，立柱的表面積很大，無筋板大截面聲輻射較強，故其對噪聲的產生和傳播有很大影響。 
　　貨架上測點接收到的聲強值也到達了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量較差以及連結部位在堆垛機運行中相互撞擊，都會產生較大的噪聲。 
　　上橫梁處的測點測量到的聲強值接近70dB(A)。導向輪與天軌同為金屬結構，在堆垛機運行中兩者劇烈的撞擊聲是堆垛機一個主要的噪聲源。 
　　通過測量分析，明確了噪聲源的位置及噪聲強度的分布規律，因此，堆垛機的降噪問題可以從以下方面進行改進，如：提高天軌和地軌構件本身的質量及安裝施工的質量，調整行走輪材質和結構，盡量緩解輪軌噪聲的產生；調整天軌導向輪的結構，在滿足使用要求的情況下采用其他材質，達到降噪目的；減小立柱表面積，設計結構盡量緊湊，盡量減少表面輻射，從而降低噪聲；在主要構件連接部位加裝膠質隔振墊，減少剛性接觸而產生的噪聲。 
　　總體來看，行走輪和導向輪的結構改進設計是堆垛機降噪主要的研究方向。 
　　 
　　具體降噪措施 
　　 
　　根據堆垛機測試分析結果，可以采用減振和隔振兩種措施來降低噪聲。 
　　1．天軌和地軌構件本身的質量以及安裝施工質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，有時甚至會造威嚴重故障，因此應提高其生產和安裝質量。 
　　2．對于高速重載堆垛機，或對噪聲有特殊要求的場合，降低噪聲最有效的方法是徹底改革行走機構：變輪軌式為膠輪式，并將所有的金屬導向輪改為注膠輪。改進后，運行噪聲可降低10dB以上。 
　　3．在主要構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。工作模態分析結果顯示，以500Hz為中心頻率的1/3倍頻程范圍內幾階模態振型，在結構某些部位的振動位移明顯突出。從結構上加強這些部位的剛度，使其模態頻率發生轉移，振幅減小，從而達到降低噪聲的目的。 
　　5．消除由立柱通孔傳播的由共鳴箱效應引起的空氣噪聲和立柱表面輻射噪聲。立柱內腹板的結構及其焊接形式決定了必然有噪聲的產生。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焊接及盡可能密閉通孔。 
　　6．改剛性導向輪為實心輪胎式導向輪，避免剛性撞擊，從而降低噪聲。 
　　7．優化堆垛機整體結構，選用強度密度比高的結構材料，降低整機重量，從而降低驅動功率，提高有效載荷機重比，有效降低噪聲。 
　　 
　　結構改進 
　　 
　　行走滾輪是堆垛機行走機構的主要承載結構，承受著巨大的重量和沖擊力。現有的堆垛機導向輪多采用整體金屬結構，雖然能夠滿足工作的需要，保證設備運行的穩定性，但其和天軌的強烈金屬撞擊，會產生很強的噪聲，并通過堆垛機立柱造成噪聲輻射，是堆垛機主要的噪聲源之一。因此，可改進堆垛機導向輪的結構設計，從而達到降噪效果。 
　　具體方法為：保留內部金屬輪轂部分作為導向輪的支撐結構，在金屬輪轂和金屬外轅之間添加彈性注膠夾層，作為減振結構。這樣，不但提高了導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。其結構如圖1所示。 
　　實驗證明，此結構可以有效地緩解堆垛機高速行走、啟動及停止過程中所產生的巨大沖擊力，使堆垛機的運行更加平穩，減小了堆垛機的噪聲。