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1、隔振技术与阻尼减振第一页，本课件共有27页主要内容：主要内容：一、振动对环境的影响和评价一、振动对环境的影响和评价二、振动控制的基本方法二、振动控制的基本方法三、隔振原理三、隔振原理四、隔振设计与计算四、隔振设计与计算五、阻尼减振五、阻尼减振第二页，本课件共有27页一、振动对环境的影响和评价一、振动对环境的影响和评价1 1）人能感觉到的振动频率范围在）人能感觉到的振动频率范围在1-100Hz1-100Hz；2 2）对人体反应最强烈的振动频率是与人体某些器官）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；固有频率相吻合的频率；3 3）低于）低于2Hz2Hz的次声波振动可能导致人
2、的死亡；的次声波振动可能导致人的死亡；4 4）影响和损害建筑物、精密仪器和设备。）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：振动对人及环境的影响：第三页，本课件共有27页振动强弱对人影响情况（总概括）：振动强弱对人影响情况（总概括）：（1 1）振动的）振动的“感觉阈感觉阈”（2 2）振动的）振动的“不舒适阈不舒适阈”（3 3）振动的）振动的“疲劳阈疲劳阈”（4 4）振动的）振动的“危险阈危险阈”和和“极限阈极限阈”第四页，本课件共有27页ISO5349ISO5349标准标准（局部局部振动标准）
3、：振动标准）：规定了规定了8-1000Hz8-1000Hz不同暴露时间的不同暴露时间的振动加速度振动加速度和和振振动速度动速度的允许值，用来评价的允许值，用来评价手手传振动暴露对人损伤危传振动暴露对人损伤危害。害。ISO2631ISO2631标准标准（整体整体振动标准）：振动标准）：规定了人在振动作业环境（频率范围规定了人在振动作业环境（频率范围1-1-80Hz80Hz）中的）中的暴露基准暴露基准（含垂直振动标准曲线和水平振（含垂直振动标准曲线和水平振动标准曲线）。动标准曲线）。第五页，本课件共有27页我国的环境振动标准：我国的环境振动标准：城市区域环境振动标准（城市区域环境振动标准（GB10
4、070-88GB10070-88）城市区域环境振动测量方法（城市区域环境振动测量方法（GB10071-88GB10071-88）第六页，本课件共有27页二、振动控制的基本方法二、振动控制的基本方法1 1）减少振动源的扰动（减少非平衡力、改进工艺）减少振动源的扰动（减少非平衡力、改进工艺）2 2）防止共振（改变外扰频率或）防止共振（改变外扰频率或系统振动频率系统振动频率）3 3）采用隔振技术（控制振动传递，如防振沟、隔振器等）采用隔振技术（控制振动传递，如防振沟、隔振器等）振动源振动源传递介质传递介质接受者接受者第七页，本课件共有27页三、隔振原理三、隔振原理 评价振动的强弱，通常用评价振动的强
5、弱，通常用位移位移、速度速度、加速度加速度三个量来表示，该三个量有内在的联系。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：对于简谐振动来说，振动的位移为：其中：其中：X X振动的位移，振动的位移，m m Xm Xm振幅，即最大的位移，振幅，即最大的位移，m m 角频率，等于角频率，等于2f2f 相位相位第八页，本课件共有27页振动速度振动速度和和加速度加速度分别为位移的一阶导数与二阶导数，分别为位移的一阶导数与二阶导数，即即：第九页，本课件共有27页常用来表征常用来表征隔振效果隔振效果的物理量的物理量传振系数传振系数（力传递率力传递率）定义：通过隔振元件传递过去的力的幅
6、值与总的干扰定义：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：力的幅值之比，即：系数越小，隔振元件传递的力越小，隔振效果系数越小，隔振元件传递的力越小，隔振效果越好。越好。第十页，本课件共有27页振动级振动级：隔振效率隔振效率：如：当干扰力通过隔振系统后，其振幅降低到原如：当干扰力通过隔振系统后，其振幅降低到原来的来的1/101/10时，即时，即T T0.10.1，则干扰力的振动级降低了，则干扰力的振动级降低了20dB.20dB.传振系数传振系数越小，越小，隔振效率隔振效率越高。越高。第十一页，本课件共有27页 对于一个单向自由振动（不考虑体系阻尼），对于一个单向自由振动（不考虑
7、体系阻尼），则体系的固有频率为：则体系的固有频率为：假设在这一振动系统上加一个假设在这一振动系统上加一个垂直的干扰力垂直的干扰力F FF F0 0sintsint，在忽略阻尼的情况下，该振动系统的运动方程式为：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其中，式中第一项为振动物质的惯性力惯性力，第二项为，第二项为弹簧弹簧弹性力弹性力，右边为，右边为周期性的干扰力周期性的干扰力。第十二页，本课件共有27页 结合传振系数的定义，可以得到无阻尼振动系统的力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：传递系数：其中：其中：f f为为干扰力频率干扰力频率，f f
8、0 0为为系统的固有频率系统的固有频率。对上式的讨论：对上式的讨论：（1 1）当）当f/ff/f0 01 1时，即时，即干扰力的频率干扰力的频率远小于远小于隔振系统隔振系统的的固有频率固有频率，在书中图，在书中图12-412-4中的中的ABAB段的段的T1T1，说，说明干扰力全部通过隔振装置，即隔振系统不起作明干扰力全部通过隔振装置，即隔振系统不起作用。用。第十三页，本课件共有27页（2 2）当）当f/ff/f0 01 1时，即干扰力的频率时，即干扰力的频率等于或接近等于或接近隔振系隔振系统的固有频率，即统的固有频率，即BCBC段的段的T T1 1，说明隔振系统不但，说明隔振系统不但不起隔振作
9、用，反而不起隔振作用，反而放大了振动放大了振动的干扰，甚至产生的干扰，甚至产生共振现象共振现象。（3 3）当）当f/ff/f0 02 21/21/2时，即干扰力频率大于隔振系统的时，即干扰力频率大于隔振系统的固有频率的固有频率的2 21/21/2 倍，即倍，即CDCD段的段的T T1 1，隔振系统才，隔振系统才真正起真正起隔振作用隔振作用。第十四页，本课件共有27页 当考虑体系有阻尼情况时，当考虑体系有阻尼情况时，即在体系中安装即在体系中安装阻阻尼器尼器，如橡皮垫等，则体系的传振系数为：，如橡皮垫等，则体系的传振系数为：其中：其中：/0 0，即系统阻尼系数与临界阻尼系数，即系统阻尼系数与临界阻
10、尼系数之比之比,临界阻尼系数临界阻尼系数0 04mf4mf0 0第十五页，本课件共有27页讨论讨论传振系数传振系数T T与与的关系：的关系：（1 1）当）当f/ff/f0 02 21/21/2时，即图中时，即图中ABAB和和BCBC段，也就是系统段，也就是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，越大，则越大，则T值越小，值越小，表明增大阻尼对控制振动有好处；表明增大阻尼对控制振动有好处；（2）当当f/ff/f0 02 21/21/2时，即图中时，即图中CDCD段，也时设计隔振段，也时设计隔振装置经常考虑的范围，装置经常考虑的范围，越小，则越小，则T值越小值越
11、小，表明阻，表明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。第十六页，本课件共有27页综合上述两种讨论，可知：综合上述两种讨论，可知：1 1）欲得到好的隔振效果，必须设计较低的）欲得到好的隔振效果，必须设计较低的f f0 0，并且，并且只有当只有当f/ff/f0 02 21/21/2，才能获得好的隔振效果；，才能获得好的隔振效果；2 2）如果干扰频率）如果干扰频率f f比较低，或者因其他原因，只比较低，或者因其他原因，只能做到能做到f/ff/f0 02 21/21/2时，此时可采取时，此时可采取增加阻尼增加阻尼来限制来限制干扰力的干扰力的放大作用放大作用。
12、第十七页，本课件共有27页实际应用举例：实际应用举例：1.1.拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大，是何原因？拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大，是何原因？答：由于空负荷质量小，则答：由于空负荷质量小，则空负荷空负荷时时固有频率固有频率要要比比设计的固有频率设计的固有频率f f0 0大，所以大，所以f/ff/f0 0的值比的值比设计设计值值小，因此小，因此空负荷空负荷时时传振系数传振系数比比设计值设计值大，因大，因此拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大。此拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大。第十八页，本课件共有27页四、隔振设计与计算四、隔振设计与计算 隔振元件（隔振器或隔振材料）：隔振元件（隔振器或隔振
13、材料）：1、钢弹簧（螺旋弹簧、板条弹簧）、钢弹簧（螺旋弹簧、板条弹簧）2、橡胶、橡胶3、玻璃毛毡、玻璃毛毡4、软木、软木5、空气弹簧、空气弹簧第十九页，本课件共有27页1.螺旋弹簧减振器设计程序l 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；l 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 查的螺旋弹簧的静态压缩量 x；l 由下式确定选用弹簧的劲度K K=W/N xl 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。第二十页，本课件共有27页螺旋弹簧减振器设计及计算l确定弹簧条直径 d C 弹簧圈直径D与弹簧
14、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/cm2l确定弹簧有效工作圈数n0 n0=G d4/8K D3d=1.6k W0 C/r第二十一页，本课件共有27页螺旋弹簧减振器设计及计算l 确定弹簧的全部圈数n n=n0+n 当n07时，n=1.5；当n07时，n=2.5l计算未受载荷的弹簧高度H H=n d+（n-1）d/4+xl 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第二十二页，本课件共有27页2.橡胶减振器设计l 确定橡胶材料的厚度d；d=x Ed/l确定所需要的面积S
15、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第二十三页，本课件共有27页五、阻尼减振五、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。第二十四页，本课件共有27页五、阻尼减振五、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、乙酸丁酯等第二十五页，本课件共有27页五、阻尼减振五、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面形成阻尼层结构。约束阻尼结构：在基板和阻尼材料上再附加一层弹性模量较高的起约束作用的金属板。间隔自由阻尼结构：在自由阻尼结构的基层板和阻尼层之间增加一定厚度的间隔层。第二十六页，本课件共有27页 阻尼层阻尼层 基板基板 约束层约束层自由阻尼结构约束阻尼结构第二十七页，本课件共有27页