手持打磨工具减振辅助装置研究

发布时间：2020-07-04 03:38

【摘要】：在车间生产制造过程中,辅助工具扮演着重要角色。各种各样工具的出现代替了人力,提高了生产效率和产品质量,这其中手持工具占了很大一部分。车间手持工具主要有电动工具和气动工具两种,用于打磨、抛光、钻孔等。这些工具由于便携、适用面广的优点得到广泛应用,但也引起了另外的问题,手持工具在工作过程中产生较大的振动,长时间使用会使人手部不适,甚至导致职业病,特别是在密集抛光打磨车间问题更为严重。因此本课题主要针对密集抛光打磨车间典型手持打磨工具角磨机的振动控制问题进行研究。本文是在国家重点研发计划项目“劳动密集型工业企业职业病危害防护技术与装备研发”(2016YFC0801700)和国家自然科学基金“高铁等超大型结构宽频声振预报的混合能量流方法”(51675306)资助下完成的。本文以密集抛光打磨车间角磨机为研究对象,按照“振动问题的提出→振动特性分析→振动控制方法研究→减振设计→仿真与实验验证”的思路进行振动防护辅助装置的设计研发。本文主要进行了以下研究工作:第一,首先分析角磨机的结构,建立等效物理模型。分析振源特性,在空转时振动主要由角磨机内旋转电机的不平衡量所导致,而在打磨时激励不仅包含内部旋转电机的不平衡力还有旋转打磨片与粗糙表面工件之间的接触力。根据相关标准对振动进行实验测试,测试结果显示角磨机振动属于宽频振动,在低频某些频率处具有多个振动峰。分析角磨机振源特性、固有振动特性以及典型场所角磨机工作时的振动特点,掌握角磨机振动原因、手持角磨机系统固有频率以及各个方向的振动大小,针对性的进行后续振动的控制。第二,采用动力吸振的方法降低振动峰值,分析参数和布置方案对减振效果的影响,确定适用于本课题的减振方案。设计适用于角磨机结构的悬臂梁式动力吸振器,其结构由悬臂梁和质量块构成,调节质量块的位置实现对频率的调节。利用有限元仿真和模态实验的方法,验证悬臂梁等效刚度计算方法的可行性。通过仿真和实验的方式,验证了振动控制的有效性,针对多个频率分别进行布置,可同时降低多个频率振动峰值。第三,基于声子晶体的带隙特征降低低频区域振动,设计适应角磨机的阻尼环结构,阻尼环的周期性布置构成局域共振型声子晶体结构,产生低频、宽带的振动带隙。利用理论计算的方法,得到带隙的频率范围,并通过仿真和实验的验证方法,证明其减振有效性。第四,结合动力吸振器和声子晶体两种减振措施,通过仿真和实验的方法分析减振效果。结果表明:悬臂梁式动力吸振器和周期性阻尼环分别起到了各自的减振作用,有效的降低了手传振动大小。实验测试结果显示:添加减振辅助装置后,角磨机手传振动频率计权加速度由0.9 m/s2降低到0.3 m/s2。本文在角磨机的结构分析和振动特性分析基础上,提出人手持角磨机的等效物理模型,给出了适合于角磨机的减振措施。结合动力吸振器与声子晶体针对角磨机进行减振辅助装置的设计,并从仿真和实验的角度进行了减振效果验证。本文研究成果对于手持打磨工具的振动控制和手部职业病防护具有一定的指导意义和参考价值。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS914.5
【图文】：

操作手持打磨工具时，人体的上肢各部位受到局部振动，亦称为手传振动。逡逑振动的作用会导致手部职业病［６，７］，其主要伤害包括１叫辰动性白指病、腕管综合症逡逑等，如图１－２所示为振动性白指病临床表现。密集抛光打磨车间是对表面质量差逡逑的半成品进行表面质量处理，主要使用角磨机进行磨削产生较大振动，问题尤为逡逑突出，手部职业病多发。逡逑ｍ／ｍ逡逑ＷｉＭ逡逑图１－２振动性白指病逡逑２逡逑

逦＼逡逑盔小２５％邋７５％邋Ｍ大逡逑图１－１邋一些常用工具手传振动暴露量逡逑操作手持打磨工具时，人体的上肢各部位受到局部振动，亦称为手传振动。逡逑振动的作用会导致手部职业病［６，７］，其主要伤害包括１叫辰动性白指病、腕管综合症逡逑等，如图１－２所示为振动性白指病临床表现。密集抛光打磨车间是对表面质量差逡逑的半成品进行表面质量处理，主要使用角磨机进行磨削产生较大振动，问题尤为逡逑突出，手部职业病多发。逡逑ｍ／ｍ逡逑ＷｉＭ逡逑图１－２振动性白指病逡逑２逡逑

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本文编号：2740581