隔振技術(shù)與阻尼減振課件

第十章隔振技術(shù)與阻尼減振第十章隔振技術(shù)與阻尼減振1主要內(nèi)容：一、振動對環(huán)境的影響和評價二、振動控制的基本方法三、隔振原理四、隔振設計與計算五、阻尼減振主要內(nèi)容：一、振動對環(huán)境的影響和評價2一、振動對環(huán)境的影響和評價1）人能感覺到的振動頻率范圍在1-100Hz；2）對人體反應最強烈的振動頻率是與人體某些器官固有頻率相吻合的頻率；3）低于2Hz的次聲波振動可能導致人的死亡；4）影響和損害建筑物、精密儀器和設備。振動可分為：穩(wěn)態(tài)振動、沖擊振動和無規(guī)則振動。振動對人及環(huán)境的影響：一、振動對環(huán)境的影響和評價1）人能感覺到的振動頻率范圍在1-3振動強弱對人影響情況（總概括）：（1）振動的“感覺閾”（2）振動的“不舒適閾”（3）振動的“疲勞閾”（4）振動的“危險閾”和“極限閾”振動強弱對人影響情況（總概括）：（1）振動的“感覺閾”4ISO5349標準（局部振動標準）：規(guī)定了8-1000Hz不同暴露時間的振動加速度和振動速度的允許值，用來評價手傳振動暴露對人損傷危害。ISO2631標準（整體振動標準）：規(guī)定了人在振動作業(yè)環(huán)境（頻率范圍1-80Hz）中的暴露基準（含垂直振動標準曲線和水平振動標準曲線）。ISO5349標準（局部振動標準）：ISO2631標準（整體5我國的環(huán)境振動標準：《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》（GB10070-88）《城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法》（GB10071-88）我國的環(huán)境振動標準：《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》（GB100706二、振動控制的基本方法1）減少振動源的擾動（減少非平衡力、改進工藝）2）防止共振（改變外擾頻率或系統(tǒng)振動頻率）3）采用隔振技術(shù)（控制振動傳遞，如防振溝、隔振器等）振動源傳遞介質(zhì)接受者二、振動控制的基本方法1）減少振動源的擾動（減少非平衡力、改7三、隔振原理

評價振動的強弱，通常用位移、速度、加速度三個量來表示，該三個量有內(nèi)在的聯(lián)系。對于簡諧振動來說，振動的位移為：其中：X－振動的位移，mXm－振幅，即最大的位移，mω－角頻率，等于2πfφ－相位三、隔振原理評價振動的強弱，通常用位移、速度、8振動速度和加速度分別為位移的一階導數(shù)與二階導數(shù)，即：振動速度和加速度分別為位移的一階導數(shù)與二階導數(shù)，即：9常用來表征隔振效果的物理量－傳振系數(shù)（力傳遞率）定義：通過隔振元件傳遞過去的力的幅值與總的干擾力的幅值之比，即：系數(shù)越小，隔振元件傳遞的力越小，隔振效果越好。常用來表征隔振效果的物理量－傳振系數(shù)（力傳遞率）定義：通過隔10振動級：隔振效率：如：當干擾力通過隔振系統(tǒng)后，其振幅降低到原來的1/10時，即T＝0.1，則干擾力的振動級降低了20dB.傳振系數(shù)越小，隔振效率越高。振動級：隔振效率：如：當干擾力通過隔振系統(tǒng)后，其振幅降11

⑴對于一個單向自由振動（不考慮體系阻尼），則體系的固有頻率為：

假設在這一振動系統(tǒng)上加一個垂直的干擾力F＝F0sinωt，在忽略阻尼的情況下，該振動系統(tǒng)的運動方程式為：

其中，式中第一項為振動物質(zhì)的慣性力，第二項為彈簧彈性力，右邊為周期性的干擾力。⑴對于一個單向自由振動（不考慮體系阻尼），則12結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無阻尼振動系統(tǒng)的力傳遞系數(shù)：其中：f為干擾力頻率，f0為系統(tǒng)的固有頻率。對上式的討論：（1）當f/f0＜＜1時，即干擾力的頻率遠小于隔振系統(tǒng)的固有頻率，在書中圖12-4中的AB段的T≈1，說明干擾力全部通過隔振裝置，即隔振系統(tǒng)不起作用。結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無阻尼振動系統(tǒng)的力傳遞13（2）當f/f0＝1時，即干擾力的頻率等于或接近隔振系統(tǒng)的固有頻率，即BC段的T＞1，說明隔振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而放大了振動的干擾，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。（3）當f/f0＞21/2時，即干擾力頻率大于隔振系統(tǒng)的固有頻率的21/2倍，即CD段的T＜1，隔振系統(tǒng)才真正起隔振作用。（2）當f/f0＝1時，即干擾力的頻率等于或接近隔振系統(tǒng)的固14

⑵當考慮體系有阻尼情況時，即在體系中安裝阻尼器，如橡皮墊等，則體系的傳振系數(shù)為：其中：ξ＝δ/δ0，即系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比,臨界阻尼系數(shù)δ0＝4πmf0⑵當考慮體系有阻尼情況時，即在體系中安裝阻尼器，15討論傳振系數(shù)T與ξ的關系：（1）當f/f0＜21/2時，即圖中AB和BC段，也就是系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振作用的范圍，ξ越大，則T值越小，表明增大阻尼對控制振動有好處；（2）當f/f0＞21/2時，即圖中CD段，也時設計隔振裝置經(jīng)常考慮的范圍，ξ越小，則T值越小，表明阻尼越小越好，阻尼對隔振效果有不良的影響。討論傳振系數(shù)T與ξ的關系：（1）當f/f0＜21/2時，即圖16綜合上述兩種討論，可知：1）欲得到好的隔振效果，必須設計較低的f0，并且只有當f/f0＞21/2，才能獲得好的隔振效果；2）如果干擾頻率f比較低，或者因其他原因，只能做到f/f0＜21/2時，此時可采取增加阻尼來限制干擾力的放大作用。綜合上述兩種討論，可知：1）欲得到好的隔振效果，必須設計較低17實際應用舉例：1.拖拉機空負荷時要比有負荷時振動大，是何原因？答：由于空負荷質(zhì)量小，則空負荷時固有頻率要比設計的固有頻率f0大，所以f/f0的值比設計值小，因此空負荷時傳振系數(shù)比設計值大，因此拖拉機空負荷時要比有負荷時振動大。實際應用舉例：1.拖拉機空負荷時要比有負荷時振動大，是何原18四、隔振設計與計算

隔振元件（隔振器或隔振材料）：1、鋼彈簧（螺旋彈簧、板條彈簧）2、橡膠3、玻璃毛氈4、軟木5、空氣彈簧四、隔振設計與計算隔振元件（隔振器或隔振材料）191.螺旋彈簧減振器設計程序①確定機器設備的重量W、激振力頻率f、預期的隔振效率η、安裝支點的數(shù)目N；②根據(jù)相關圖表(P212圖10-8)，由激振力頻率f和按設計所要求的隔振效率η查的螺旋彈簧的靜態(tài)壓縮量x；③由下式確定選用彈簧的勁度KK=W/Nx④根據(jù)彈簧的勁度K，從生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄中選擇或是自行設計委托加工制造。1.螺旋彈簧減振器設計程序①確定機器設備的重量W、激振20螺旋彈簧減振器設計及計算①確定彈簧條直徑d

C—彈簧圈直徑D與彈簧條直徑d比值，即D/d=4～10K—系數(shù)，k=（4C+2）/（4C-3）W0—一個彈簧上的載荷，Nr—彈簧材料的容許扭應力，對綱彈簧，取4×104N/cm2②確定彈簧有效工作圈數(shù)n0

n0=Gd4/8KD3d=1.6√kW0C/r螺旋彈簧減振器設計及計算①確定彈簧條直徑dn0=Gd421螺旋彈簧減振器設計及計算③確定彈簧的全部圈數(shù)n

n=n0+n’當n0＜7時，n’=1.5；當n0＞7時，n’=2.5④計算未受載荷的彈簧高度HH=n

d+（n-1）d/4+x⑤驗算未受載荷的彈簧高度H與彈簧圈直徑D的比值是否滿足H/D≤2螺旋彈簧減振器設計及計算③確定彈簧的全部圈數(shù)n222.橡膠減振器設計①確定橡膠材料的厚度d；d=xEd/δ②確定所需要的面積SS=P/δX-最大靜態(tài)壓縮量Ed–橡膠的動態(tài)彈性模量δ-橡膠的允許負載,kg/cm2P-機組重量,kg2.橡膠減振器設計①確定橡膠材料的厚度d；23五、阻尼減振

1、阻尼減振原理金屬薄板受激發(fā)振動而產(chǎn)生噪聲，金屬薄板本身的阻尼很小，因此聲輻射效率很高。降低這種振動和噪聲，普遍采用在金屬薄板構(gòu)件上噴涂或粘貼一層高內(nèi)阻尼材料，如瀝青、軟橡膠、高分子材料。當金屬薄板振動時，由于阻尼作用，一部分振動能量變?yōu)闊崮?，從而使得振動和噪聲降低。五、阻尼減振1、阻尼減振原理24五、阻尼減振

2、阻尼材料⑴基料：如瀝青、橡膠、樹脂等⑵填料：如膨脹珍珠巖粉、石棉絨、石墨、碳酸鈣、硅石等⑶溶劑：如汽油、醋酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等五、阻尼減振2、阻尼材料25五、阻尼減振

3、阻尼減振措施⑴自由阻尼結(jié)構(gòu)：將一定厚度的阻尼材料粘合或噴涂在金屬板的一面或兩面形成阻尼層