物理性污染控制之振动污染及其控制概述

1、铆钉机、凿岩机、捣固机等。铆钉机、凿岩机、捣固机等。 电动工具：电动工具：电钻、砂轮机、铣床等。电钻、砂轮机、铣床等。 煤矿工人使用电钻打眼煤矿工人使用电钻打眼工人使用砂轮机打磨工件工人使用砂轮机打磨工件工工人人使使用用风风钻钻打打眼眼铁道工人使用捣固机夯实铁轨铁道工人使用捣固机夯实铁轨l （2）全身振动）全身振动一般为低频率大振幅振动一般为低频率大振幅振动 振动强度大、时间长，则可产生多器官、系统振动强度大、时间长，则可产生多器官、系统的不良影响，如机械性损伤，呼吸增强、低碳酸血的不良影响，如机械性损伤，呼吸增强、低碳酸血症，交感神经紧张，抑制胃酸分泌和胃肠蠕动，作症，交感神经紧张，抑制胃酸

2、分泌和胃肠蠕动，作业能力与工效降低。业能力与工效降低。 亦称晕动病，由不同方向的振动加速亦称晕动病，由不同方向的振动加速度反复过度刺激前庭器官所引起的一系列急性反应度反复过度刺激前庭器官所引起的一系列急性反应症状。患者先出现疲劳，出冷汗，面色苍白等，继症状。患者先出现疲劳，出冷汗，面色苍白等，继之眩晕、恶心、呕吐，甚至血压下降，视物模糊，之眩晕、恶心、呕吐，甚至血压下降，视物模糊，频繁呕吐还可引起水电解质紊乱，少数严重反应者频繁呕吐还可引起水电解质紊乱，少数严重反应者甚至出现休克。甚至出现休克。2、振动对构建物的危害、振动对构建物的危害2010年年5月月22日，欧洲最长大桥日，欧洲最长大桥俄罗

3、斯境俄罗斯境内长达内长达7公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动战神突破音障战神突破音障2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间XOFFXOXO合Fkxmk xxmka2 0222xdtxd0 xdtxd222 tx图图tvtaTAA2A2AxvatttAAoooTT)cos(tAx0取取2T)2cos(tA)sin(tAv)cos(2tA)cos(2tAa3、简谐振动的振幅、周期、频率和相位、简谐振动的振幅、周期、频率和相位由初始条件确定由初始条件确定)(cos)cos(00tTAtAx单位时间内物体所作完全运动的次数。单

4、位时间内物体所作完全运动的次数。21T2020)(vxA22T相位相位 ：决定简谐运动状态的物理量。决定简谐运动状态的物理量。)(0t初相位初相位 ：t =0 时的相位。时的相位。021xxx)cos(tAx)cos(111tAx)cos(222tAx11A1xx0Ax2x2A222112211coscossinsintanAAAA)cos(212212221AAAAAxxtooA21AAA1A2AT212k), 2 1 0( ，k xxtoo21AAAT2A1AA) 12(12k) , 1 0( ，ktAxcos11)cos(22tAx2121AAAAA合振动频率合振动频率 振幅部分振幅部分

5、 AtAtAxxx2211212cos2cos21AA 2112讨论讨论 , , 的情况的情况 ttAx22cos)22cos2(1212tAtAx111112coscostAtAx222222coscos21xxx1max2AA0minA2212T121T121222ww拍频拍频( (振幅变化的频率振幅变化的频率) ) 大多是冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产大多是冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产生的振动。所谓冲击是指给予系统的激励，与该系统生的振动。所谓冲击是指给予系统的激励，与该系统的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结。的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结。谐振

6、系统谐振系统 。1 1、无阻尼自由振动、无阻尼自由振动 谐振子谐振子 当回复力与位移成正比而反向时，所作的无阻尼当回复力与位移成正比而反向时，所作的无阻尼自由振动才是自由振动才是简谐振动简谐振动，这时，振动周期和频率完全，这时，振动周期和频率完全取决于振动系统本身的各个参量，称为取决于振动系统本身的各个参量，称为kWkWstst/kxxkWFWdtxdmst)(22txx00cosmk0kmT200 2fmkf2102121212211111 )11(kkkkmgkkmgkmgkmgstststststst)(2121kkmkkmknmkkmkn21ststkFkF2211,steqstkkk

7、FFmg)(212121kkktxFddccvftxkxtxmddcdd22引入引入 阻尼因子阻尼因子 0c/cC = 0，为无阻尼振动；，为无阻尼振动；C增大，阻尼增大的振动；增大，阻尼增大的振动；C C0，无振动（，无振动（C0为临界阻尼系数）。为临界阻尼系数）。1110 xO临界阻尼临界阻尼过阻尼过阻尼欠阻尼欠阻尼过阻尼过阻尼临界阻尼临界阻尼t（二）受迫振动（二）受迫振动 物体在周期性外力持续作用下发生的振动物体在周期性外力持续作用下发生的振动称为称为受迫振动受迫振动。（1）振动微分方程）振动微分方程激激振振力力的的初初相相位位激激振振力力的的圆圆频频率率力力幅幅简简谐谐激激振振力力Ht

8、HF)sin()sin(22tHkxdtxdm)sin(2022thxdtxdmHhmk20: :令令特特解解通通解解2121; xxxxx，)sin(01tAx)sin(2tbx)sin()sin()sin(202thtbtb220hb)sin()sin(2200thtAx（2）受迫振动的振幅）受迫振动的振幅220hbkHhb2000( (1 1) )若若bb,0 00 0单单调调上上升升率率随随频频振振幅幅0 0( (2 2) )若若0,bb增增大大而而减减小小随随频频率率振振幅幅( (3 3) )若若0 0幅幅频频特特性性曲曲线线（3）共振现象）共振现象无阻尼系统发生共振时，振幅随时间无

9、限增大。无阻尼系统发生共振时，振幅随时间无限增大。简简谐谐激激振振力力tHFsintHdtdxckxdtxdmsin22thxdtdxndtxdsin22022mHhmcnmk,2,20: :令令)sin()sin(e220tbtnAxnt衰减振动；衰减振动；受迫振动受迫振动。位移振幅倍率0 0阻阻尼尼比比频频率率比比bb00n220011)(11bb 幅频特性与相频特性幅频特性与相频特性 幅频特性与相频特性幅频特性与相频特性 往复运动、旋转运动等周期性运动产生的激振力往复运动、旋转运动等周期性运动产生的激振力直接作用于介质，就会发生振动，而振动以波动的形直接作用于介质，就会发生振动，而振动以

10、波动的形式迁移，或将周期性作用力施加到其他部件或基座上，式迁移，或将周期性作用力施加到其他部件或基座上，形成振源。如：压缩机、风钻、振动输送机等。形成振源。如：压缩机、风钻、振动输送机等。五、波动的产生与传播五、波动的产生与传播 (1) 机器质量和支承弹簧引发的共振一般为多自机器质量和支承弹簧引发的共振一般为多自由度共振，由度共振， 除上下的振动外，还有因回转振动而引除上下的振动外，还有因回转振动而引起的共振。起的共振。 (3) 建筑物整体或部分会发生共振现象，从而建筑物整体或部分会发生共振现象，从而使振动扩大。使振动扩大。 (4) 当机械或建筑的部分部件的固有频率与传递当机械或建筑的部分部件的固有频率与传递来的激振力频率一致时，就会发生强烈共振。来的激振力频率一致