第十章隔振技術(shù)與阻尼減

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)二、振動(dòng)控制的基本方法二、振動(dòng)控制的基本方法三、隔振原理三、隔振原理四、隔振設(shè)計(jì)與計(jì)算四、隔振設(shè)計(jì)與計(jì)算一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)1 1）人能感覺到的振動(dòng)頻率范圍在）人能感覺到的振動(dòng)頻率范圍在1-1001-100HzHz；2 2）對(duì)人體反應(yīng)最強(qiáng)烈的振動(dòng)頻率是與人體某些）對(duì)人體反應(yīng)最強(qiáng)烈的振動(dòng)頻率是與人體某些器官固有頻率相吻合的頻率；器官固有頻率相吻合的頻率；3 3）低于）低于2Hz2Hz的次聲波振動(dòng)可能導(dǎo)致人的死亡；的次聲波振動(dòng)可能導(dǎo)致人的死亡；4 4）影響和損害建筑物、精密儀器和設(shè)備。）影響和損

2、害建筑物、精密儀器和設(shè)備。振動(dòng)可分為：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)、沖擊振動(dòng)和無規(guī)則振動(dòng)。振動(dòng)可分為：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)、沖擊振動(dòng)和無規(guī)則振動(dòng)。振動(dòng)對(duì)人及環(huán)境的影響：振動(dòng)對(duì)人及環(huán)境的影響：振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人影響情況（總概括）：振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人影響情況（總概括）：（1 1）振動(dòng)的）振動(dòng)的“感覺閾感覺閾”（2 2）振動(dòng)的）振動(dòng)的“不舒適閾不舒適閾”（3 3）振動(dòng)的）振動(dòng)的“疲勞閾疲勞閾”（4 4）振動(dòng)的）振動(dòng)的“危險(xiǎn)閾危險(xiǎn)閾”和和“極限閾極限閾”ISO5349ISO5349標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（局部局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）：振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）： 規(guī)定了規(guī)定了8-1000Hz8-1000Hz不同暴露時(shí)間的不同暴露時(shí)間的振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度和和振動(dòng)速度振動(dòng)速度的允許值，

3、用來評(píng)價(jià)的允許值，用來評(píng)價(jià)手手傳振動(dòng)暴露對(duì)人傳振動(dòng)暴露對(duì)人損傷危害。損傷危害。ISO2631ISO2631標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（整體整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）：振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）： 規(guī)定了人在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境（頻率范圍規(guī)定了人在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境（頻率范圍1-80Hz1-80Hz）中的中的暴露基準(zhǔn)暴露基準(zhǔn)（含垂直振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線和水平振動(dòng)標(biāo)（含垂直振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線和水平振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線）。準(zhǔn)曲線）。我國(guó)的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：我國(guó)的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（GB10070-88GB10070-88）城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法（GB10071-88GB10071-88）二、振動(dòng)控制的基本方法二、振動(dòng)控制的

4、基本方法1 1）減少振動(dòng)源的擾動(dòng)（減少非平衡力、改進(jìn)工藝）減少振動(dòng)源的擾動(dòng)（減少非平衡力、改進(jìn)工藝）2 2）防止振動(dòng)（改變外擾頻率或）防止振動(dòng)（改變外擾頻率或系統(tǒng)振動(dòng)頻率系統(tǒng)振動(dòng)頻率）3 3）采用隔振技術(shù)（控制振動(dòng)傳遞，如防振溝、隔振器等）采用隔振技術(shù)（控制振動(dòng)傳遞，如防振溝、隔振器等）振動(dòng)源振動(dòng)源傳遞介質(zhì)傳遞介質(zhì)接受者接受者三、隔振原理三、隔振原理 評(píng)價(jià)振動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用評(píng)價(jià)振動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用位移位移、速度速度、加速加速度度三個(gè)量來表示，該三個(gè)量有內(nèi)在的聯(lián)系。三個(gè)量來表示，該三個(gè)量有內(nèi)在的聯(lián)系。對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)來說，振動(dòng)的位移為：對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)來說，振動(dòng)的位移為：txxmsin其中：其中：X X振

5、動(dòng)的位移，振動(dòng)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 角頻率，等于角頻率，等于2 2ff 相位相位振動(dòng)速度振動(dòng)速度和和加速度加速度分別為位移的一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)分別為位移的一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)數(shù)，即數(shù)，即：txdtdxmcostxdtxdmsin222常用來表征常用來表征隔振效果隔振效果的物理量的物理量傳振系數(shù)傳振系數(shù)（力傳遞率力傳遞率）定義：通過隔振元件傳遞過去的力與總的干擾力之定義：通過隔振元件傳遞過去的力與總的干擾力之比，即：比，即：干擾力傳遞力T 系數(shù)越小，隔振元件傳遞的力越小，隔振系數(shù)越小，隔振元件傳遞的力越小，隔振效果越好。效果越好。振動(dòng)級(jí)振動(dòng)級(jí)：TL1

6、lg20隔振效率隔振效率：%1001T 如：當(dāng)干擾力通過隔振系統(tǒng)后，其振幅降低到如：當(dāng)干擾力通過隔振系統(tǒng)后，其振幅降低到原來的原來的1/101/10時(shí)，即時(shí)，即T T0.10.1，則干擾力的振動(dòng)級(jí)降，則干擾力的振動(dòng)級(jí)降低了低了2020dB.dB.傳振系數(shù)傳振系數(shù)越小，越小，隔振效率隔振效率越高。越高。 對(duì)于一個(gè)單向自由振動(dòng)（不考慮體系阻尼），對(duì)于一個(gè)單向自由振動(dòng)（不考慮體系阻尼），則體系的固有頻率為：則體系的固有頻率為：mkf210 假設(shè)在這一振動(dòng)系統(tǒng)上加一個(gè)假設(shè)在這一振動(dòng)系統(tǒng)上加一個(gè)垂直的干擾力垂直的干擾力F FF F0 0sintsint，在忽略阻尼的情況下，該振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：在忽

7、略阻尼的情況下，該振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：tFkxdtxdmsin22 其中，式中第一項(xiàng)為振動(dòng)物質(zhì)的其中，式中第一項(xiàng)為振動(dòng)物質(zhì)的慣性力慣性力，第二項(xiàng)為，第二項(xiàng)為彈彈簧彈性力簧彈性力，右邊為，右邊為周期性的干擾力周期性的干擾力。 結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無阻尼振動(dòng)系結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的力傳遞系數(shù)：統(tǒng)的力傳遞系數(shù)：2011ffT其中：其中：f f為為干擾力頻率干擾力頻率，f f0 0為為系統(tǒng)的固有頻率系統(tǒng)的固有頻率。對(duì)上式的討論：對(duì)上式的討論：（1 1）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 01 1時(shí)，即時(shí)，即干擾力的頻率干擾力的頻率小于隔振系統(tǒng)小于隔振系統(tǒng)的的固有頻率固有頻率，在書中

8、圖，在書中圖10-710-7中的中的ABAB段的段的T T1 1，說明干擾力全部通過隔振裝置，即隔振系統(tǒng)不說明干擾力全部通過隔振裝置，即隔振系統(tǒng)不起作用。起作用。（2 2）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 01 1時(shí)，即干擾力的頻率時(shí)，即干擾力的頻率等于或接近等于或接近隔隔振系統(tǒng)的固有頻率，即振系統(tǒng)的固有頻率，即BCBC段的段的T T大于大于1 1，說明隔，說明隔振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而放大了振動(dòng)放大了振動(dòng)的的干擾，甚至產(chǎn)生干擾，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象共振現(xiàn)象。（3 3）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2時(shí)，即干擾力頻率大于隔振系統(tǒng)的時(shí)，即干擾力頻率大于隔振系統(tǒng)的固有頻率

9、的固有頻率的2 21/21/2 倍，即倍，即CDCD段的段的T T小于小于1 1，隔振系，隔振系統(tǒng)才真正起統(tǒng)才真正起隔振作用隔振作用。 當(dāng)考慮當(dāng)考慮體系有阻尼體系有阻尼情況時(shí)，即在體系中安裝情況時(shí)，即在體系中安裝阻阻尼器尼器，如橡皮墊等，則體系的傳振系數(shù)為：，如橡皮墊等，則體系的傳振系數(shù)為：2022202024141ffffffT其中：其中：/0 0，即系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼系，即系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比數(shù)之比, ,臨界阻尼系數(shù)臨界阻尼系數(shù)0 04mf4mf0 0討論討論傳振系數(shù)傳振系數(shù)T T與與的關(guān)系：的關(guān)系：（1 1）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2時(shí)，即圖中時(shí)，即圖中AB

10、AB和和BCBC段，也就是段，也就是系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振作用的范圍，系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振作用的范圍，越大，則越大，則T值越小，值越小，表明增大阻尼對(duì)控制振動(dòng)有表明增大阻尼對(duì)控制振動(dòng)有好處；好處；（2）當(dāng)當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2時(shí)，即圖中時(shí)，即圖中CDCD段，也時(shí)設(shè)計(jì)隔段，也時(shí)設(shè)計(jì)隔振裝置經(jīng)?？紤]的范圍，振裝置經(jīng)?？紤]的范圍， 越小，則越小，則T值越小值越小，表明阻尼越小越好，阻尼對(duì)隔振效果有不良的影表明阻尼越小越好，阻尼對(duì)隔振效果有不良的影響。響。綜合上述兩種討論，可知：綜合上述兩種討論，可知：1 1）欲得到好的隔振效果，必須設(shè)計(jì)較低的）欲得到好的隔振效果，必須設(shè)計(jì)較低的f f0 0，并，并且只有當(dāng)且只有當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2，才能獲得好的隔振效果；，才能獲得好的隔振效果；2 2）如果干擾頻率）如果干擾頻率f f比較低，或者因其他原因，只比較低，或者因其他原因，只能做到能做到f/ff/f0 02 21/21/2時(shí)，此時(shí)可采取時(shí)，此時(shí)可采取增加阻尼增加阻尼來限制來限制干擾力的干擾力的放大作用放大作用。實(shí)際應(yīng)用舉例：實(shí)際應(yīng)用舉例：1. 1. 拖拉機(jī)空負(fù)荷時(shí)要比有負(fù)荷時(shí)振動(dòng)大，是何原因？拖拉機(jī)空負(fù)荷時(shí)要比有負(fù)荷時(shí)振動(dòng)大，是何原因？答：由于空負(fù)荷質(zhì)量小，則答：由