隔振技术与阻尼减振

1、隔振技术与阻尼减振第1页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四主要内容：一、振动对环境的影响和评价二、振动控制的基本方法三、隔振原理四、隔振设计与计算五、阻尼减振第2页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四一、振动对环境的影响和评价1）人能感觉到的振动频率范围在1-100Hz；2）对人体反应最强烈的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合的频率；3）低于2Hz的次声波振动可能导致人的死亡；4）影响和损害建筑物、精密仪器和设备。振动可分为：稳态振动、冲击振动和无规则振动。振动对人及环境的影响：第3页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四振动强弱对人影响情况

2、（总概括）：（1）振动的“感觉阈”（2）振动的“不舒适阈”（3）振动的“疲劳阈”（4）振动的“危险阈”和“极限阈”第4页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四ISO5349标准（局部振动标准）： 规定了8-1000Hz不同暴露时间的振动加速度和振动速度的允许值，用来评价手传振动暴露对人损伤危害。ISO2631标准（整体振动标准）： 规定了人在振动作业环境（频率范围1-80Hz）中的暴露基准（含垂直振动标准曲线和水平振动标准曲线）。第5页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四我国的环境振动标准：城市区域环境振动标准（GB10070-88）城市区域环境振动测量方法（GB

3、10071-88）第6页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四二、振动控制的基本方法1）减少振动源的扰动（减少非平衡力、改进工艺）2）防止共振（改变外扰频率或系统振动频率）3）采用隔振技术（控制振动传递，如防振沟、隔振器等）振动源传递介质接受者第7页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四三、隔振原理 评价振动的强弱，通常用位移、速度、加速度三个量来表示，该三个量有内在的联系。对于简谐振动来说，振动的位移为：其中：X振动的位移，m Xm振幅，即最大的位移，m 角频率，等于2f 相位第8页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四振动速度和加速度分别为位移的一

4、阶导数与二阶导数，即：第9页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四常用来表征隔振效果的物理量传振系数（力传递率）定义：通过隔振元件传递过去的力的幅值与总的干扰力的幅值之比，即： 系数越小，隔振元件传递的力越小，隔振效果越好。第10页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四振动级：隔振效率： 如：当干扰力通过隔振系统后，其振幅降低到原来的1/10时，即T0.1，则干扰力的振动级降低了20dB.传振系数越小，隔振效率越高。第11页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四 对于一个单向自由振动（不考虑体系阻尼），则体系的固有频率为： 假设在这一振动系统上加一个垂

5、直的干扰力FF0sint，在忽略阻尼的情况下，该振动系统的运动方程式为： 其中，式中第一项为振动物质的惯性力，第二项为弹簧弹性力，右边为周期性的干扰力。第12页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四 结合传振系数的定义，可以得到无阻尼振动系统的力传递系数：其中：f为干扰力频率，f0为系统的固有频率。对上式的讨论：（1）当f/f01时，即干扰力的频率远小于隔振系统的固有频率，在书中图12-4中的AB段的T1，说明干扰力全部通过隔振装置，即隔振系统不起作用。第13页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四（2）当f/f01时，即干扰力的频率等于或接近隔振系统的固有频率，即

6、BC段的T1，说明隔振系统不但不起隔振作用，反而放大了振动的干扰，甚至产生共振现象。（3）当f/f021/2时，即干扰力频率大于隔振系统的固有频率的21/2 倍，即CD段的T1，隔振系统才真正起隔振作用。第14页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四 当考虑体系有阻尼情况时，即在体系中安装阻尼器，如橡皮垫等，则体系的传振系数为：其中：/0，即系统阻尼系数与临界阻尼系数之比,临界阻尼系数04mf0第15页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四讨论传振系数T与的关系：（1）当f/f021/2时，即图中AB和BC段，也就是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，越大，则T

7、值越小，表明增大阻尼对控制振动有好处；（2）当f/f021/2时，即图中CD段，也时设计隔振装置经常考虑的范围， 越小，则T值越小，表明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。第16页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四综合上述两种讨论，可知：1）欲得到好的隔振效果，必须设计较低的f0，并且只有当f/f021/2，才能获得好的隔振效果；2）如果干扰频率f比较低，或者因其他原因，只能做到f/f021/2时，此时可采取增加阻尼来限制干扰力的放大作用。第17页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四实际应用举例：1. 拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大，是何原因？答：由于

8、空负荷质量小，则空负荷时固有频率要比设计的固有频率f0大，所以f/f0的值比设计值小，因此空负荷时传振系数比设计值大，因此拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大。第18页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四四、隔振设计与计算 隔振元件（隔振器或隔振材料）：1、钢弹簧（螺旋弹簧、板条弹簧）2、橡胶3、玻璃毛毡4、软木5、空气弹簧第19页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四1.螺旋弹簧减振器设计程序 确定机器设备的重量 W、激振力频率f、预期的隔振效率 、安装支点的数目 N； 根据相关图表(P212图10-8)，由激振力频率 f 和按设计所要求的隔振效率 查的螺旋弹簧的静

9、态压缩量 x； 由下式确定选用弹簧的劲度K K=W/ N x 根据弹簧的劲度K，从生产厂家的产品目录中选择或是自行设计委托加工制造。第20页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四螺旋弹簧减振器设计及计算确定弹簧条直径 d C 弹簧圈直径D与弹簧条直径d比值，即D/d=410K 系数，k=（4C+2）/（4C-3）W0 一个弹簧上的载荷，Nr弹簧材料的容许扭应力，对纲弹簧，取4104N/cm2确定弹簧有效工作圈数n0 n0=G d4 /8K D3d=1.6k W0 C / r第21页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四螺旋弹簧减振器设计及计算 确定弹簧的全部圈数n

10、n=n0+n 当n07时，n=1.5； 当n07时， n=2.5计算未受载荷的弹簧高度H H=n d+（n-1）d/4+x 验算未受载荷的弹簧高度H与弹簧圈直径D的比值是否满足H / D2第22页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四2.橡胶减振器设计 确定橡胶材料的厚度d； d=x Ed /确定所需要的面积S S=P/ X-最大静态压缩量Ed 橡胶的动态弹性模量-橡胶的允许负载,kg/cm2P-机组重量,kg第23页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四五、阻尼减振 1、阻尼减振原理 金属薄板受激发振动而产生噪声，金属薄板本身的阻尼很小，因此声辐射效率很高。降低这种振动和噪声，普遍采用在金属薄板构件上喷涂或粘贴一层高内阻尼材料，如沥青、软橡胶、高分子材料。当金属薄板振动时，由于阻尼作用，一部分振动能量变为热能，从而使得振动和噪声降低。第24页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四五、阻尼减振 2、阻尼材料 基料： 如沥青、橡胶、树脂等 填料： 如膨胀珍珠岩粉、石棉绒、石墨、碳酸钙、硅石等 溶剂： 如汽油、醋酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等第25页，共27页，2022年，5月20日，1点6分，星期四五、阻尼减振 3、阻尼减振措施 自由阻尼结构： 将一定厚度的阻尼材料粘合或喷涂在金属板的一面或两