隔振理論的要素及隔振設(shè)計(jì)方法

1、隔振理論的要素及隔振設(shè)計(jì)方法采用隔振技術(shù)控制振動(dòng)的傳遞是消除振動(dòng)危害的重要途徑。隔振分類1、 主動(dòng)隔振對(duì)于本身是振源的設(shè)備，為了減少它對(duì)周圍的影響，使用隔振器將它與基礎(chǔ)隔 離開來(lái)，減少設(shè)備傳到基礎(chǔ)的力稱為主動(dòng)隔振，也稱為積極隔振。2、 被動(dòng)隔振對(duì)于允許振幅很小，需要保護(hù)的設(shè)備，為了減少周圍振動(dòng)對(duì)它的影響，使用隔 振器將它與基礎(chǔ)隔離開來(lái)，減少基礎(chǔ)傳到設(shè)備的振動(dòng)稱為被動(dòng)隔振，也稱消極隔振。隔振理論的基本要素1、 質(zhì)量m (Kg)指作用在彈性元件上的力，也稱需要隔離構(gòu)件(設(shè)備裝置)負(fù) 載的重量。2、 彈性元件的靜剛度 K (N/mm在靜態(tài)下作用在彈性元件上的力的增量 T與相應(yīng)位移的增量5之比稱為 剛

2、度K=T (N) / 5 (項(xiàng)。如果有多個(gè)彈性元件，隔振器安裝在隔振裝置下， 其彈性元件的總剛度計(jì)算方法如下：如有靜剛度分別為K1、K2、K*Kn個(gè)彈性元件并聯(lián)安裝在裝置下其總剛度 K=K1+K2+K3+ +Kn如有靜剛度分別為K1、K2、K*Kn個(gè)彈性元件串聯(lián)安裝在裝置下其總剛度 1/K= (1/K1) + (1/K2) + (1/K3) + ()+(1/Kn)。3、 彈性元件的動(dòng)剛度Kd。對(duì)于橡膠隔振器，它的動(dòng)剛度值與隔振器橡膠硬度的高低，使用橡膠的品種有關(guān)，一般的計(jì)算辦法是該隔振器的靜剛度乘以動(dòng)態(tài) 系數(shù)d,動(dòng)態(tài)系數(shù)d按下列選?。寒?dāng)橡膠為天然膠，硬度值 Hs=40-60, d=1.2-1.

3、6當(dāng)橡膠為丁睛膠，硬度值 Hs=55-70, d=1.5-2.5當(dāng)橡膠為氯丁膠，硬度值 Hs=30-70, d=1.4-2.8d的數(shù)值隨頻率、振幅、硬度及承載方式而異，很難獲得正確數(shù)值，通常只考慮橡月近1度Hs=40 -70 o按上述范圍選取，Hs小時(shí)取下限，否則相反。4、激振圓頻率(rad/s )當(dāng)被隔離的設(shè)備(裝置)在激振力的作用下作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的頻率，激振力可視為發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)的常用軸速 n其激振圓頻率的計(jì)算公式為 =(n/60 ) X 2兀n發(fā)動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/分5、固有圓頻率3n (rad/s )質(zhì)量m的物體作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圓頻率3 n稱固有圓頻率，其與彈性元件(隔振器)剛度K的

4、關(guān)系可由下式計(jì)算：3n (rad/s ) =a/K (N/mn) +m (Kg)6、振幅 A (cm)當(dāng)物體在激振力的作用下作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)的峰值稱為振幅，振幅的大小按下列公式計(jì)算：A= 3V一振動(dòng)速度cm/s3一激振圓頻率，=2兀n+ 60 (rad/s )7、隔振系數(shù)不（絕對(duì)傳遞系數(shù)）隔振系數(shù)指?jìng)鞯交A(chǔ)上的力Ft與激振力Fo之比，它是隔振設(shè)計(jì)中一個(gè)主要要 素，隔振系數(shù)按不同的隔振類型分別選取， 一般選擇范圍0.25-0.01,最佳選擇范圍 為 0.11-0.04。8、頻率比（Z）系統(tǒng)的激振頻率與固有頻率3 n之比稱為頻率比Z,它的大小可根據(jù)選取的 隔振效率來(lái)計(jì)算：Z 1+，不，在隔振系統(tǒng)

5、中只有Z ，2,即不 0.5才有隔振 效果。9、阻尼系數(shù)C當(dāng)固體（彈性體）在外力作用下產(chǎn)生變形，以滯后形式消耗能量產(chǎn)生的阻尼稱為阻尼系數(shù)，作為橡膠隔離器來(lái)說(shuō)，它的大小可按下列公式計(jì)算：C邛K+n, （3為力學(xué)材料損耗固子。B值按橡膠硬度和膠料品種選取。橡膠硬度3050700.050.10.15膠料品種氯橡膠丁睛橡膠苯乙烯橡膠0.15-0.30.25-0.40.15-0.3K一彈性體動(dòng)剛度a n彈性體固有頻率10、臨界阻尼Ce臨界阻尼是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)粘滯阻尼的最低值， 它允許系統(tǒng)偏離后回到初始位置而不產(chǎn)生振動(dòng)11、阻尼比工在有粘滯阻尼系統(tǒng)中，實(shí)際的阻尼系數(shù)C與臨界阻尼系數(shù)Ce之比稱為阻尼比。t；=C

6、/Ce,在橡膠隔離器中按膠料品種及硬度確定：膠料為天然膠時(shí)，阻尼比為 0.025-0.075膠料為丁睛膠時(shí)，阻尼比為 0.075-0.15膠料為氯丁膠時(shí)，阻尼比為 0.075-0.30膠料為丁基橡膠時(shí)，阻尼比為 0.12-0.50阻尼比隨著硬度H的增加而增加，H=40時(shí)，取下限，H=70時(shí)，取上限。在有阻尼的隔振設(shè)計(jì)中，設(shè) 3d為有阻尼時(shí)的固有頻率，3 n為無(wú)阻尼時(shí)的固有頻率，a為材料的衰減系數(shù)，w d=A/ w n2-a2工（阻尼比）=C/Ce=a/ n na= K 3 nd d=A/ gd n2-（工 gd n ） 2 = gd n x 1-工 2當(dāng)（=0.05 時(shí)，9 d=0.99875

7、 w n當(dāng)（=0.2 時(shí)， 3 d=0.98 nd d n n因阻尼比在隔振設(shè)計(jì)中影響很小， 所以在隔振設(shè)計(jì)中，一般對(duì)阻尼比不進(jìn)行考 慮。隔振系統(tǒng)的特性1、 隔振效率（n ）（絕對(duì)傳遞率）在主動(dòng)隔振系統(tǒng)中為傳到基礎(chǔ)上的力Ft與激振力Fo之比，在被動(dòng)減振中為設(shè)備的振幅與基礎(chǔ)振幅之比。2、 相對(duì)傳遞率在被動(dòng)隔振系統(tǒng)中，相對(duì)傳遞率為被隔振設(shè)備相對(duì)基礎(chǔ)的位移，8 o=A-U ,與基礎(chǔ)位移幅值 U之比，即刀R= S o/U, So影響隔振效果，是 隔振要求的最小間隙。3、 運(yùn)動(dòng)響應(yīng)（3 ,在主動(dòng)隔振系統(tǒng)中，設(shè)備的位移振幅，A與靜變位Ast之比，為運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，即B =A/Ast ,由于Ast=Fo/K ,所

8、以B =AK/Fo ,為保證設(shè)備在 隔振過(guò)程中具有足夠的活動(dòng)空間，隔振器具有的間隙應(yīng)大于設(shè)備的位移振幅 A,運(yùn)動(dòng)響應(yīng)也稱動(dòng)力放大系數(shù)。隔振設(shè)計(jì)的步驟1、 通過(guò)計(jì)算，測(cè)量對(duì)比或調(diào)查統(tǒng)計(jì)等方法確定被隔離設(shè)備的原始數(shù)據(jù)，包括設(shè)備及安裝臺(tái)座的尺寸，重量，重心和中間主慣軸的位置，以及振源的大小， 方向頻率或頻譜。2、 根據(jù)隔振的具體要求，主動(dòng)隔振時(shí)允許傳到基礎(chǔ)上的力，被動(dòng)隔振時(shí)設(shè)備允許的振幅確定隔振系統(tǒng)中的隔振效率 n和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)B ,按公式za 1+，刀, 計(jì)算頻率比Z,按頻率比Z=（o + 3 n計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率（on,如果在設(shè)備上 作用著多個(gè)振源，在計(jì)算頻率比 Z時(shí)，應(yīng)取激振頻率3的最小值，對(duì)于多

9、自 由度系統(tǒng)，應(yīng)取系統(tǒng)的最高固有頻率，以保證各個(gè)激振頻率和固有頻率都能 滿足Z=2.5-5的要求。3、 根據(jù)公式 弋1/及><$3 2計(jì)算隔振器的總剛度，其中Z-頻率比，m-隔振物體的質(zhì)量（Kg）,-激振頻率（rad/s ）,如果有n個(gè)隔振器并聯(lián)安裝，每個(gè) 隔振器的剛度為K=K/no對(duì)多自由度的隔振系統(tǒng)可先估計(jì)隔振器的剛度，再驗(yàn)算固有頻率。4、 計(jì)算主動(dòng)隔振時(shí)傳遞到基礎(chǔ)的力，或被動(dòng)隔振時(shí)設(shè)備的振幅，核算是否符合隔振要求，如果不滿足要求，可適當(dāng)增加設(shè)備底座的重量，進(jìn)一步降低設(shè)備 的重心位置，或改變減震器的參數(shù)。隔振就是在振源和減振體之間安裝隔振裝置，以隔絕或減弱振動(dòng) 能量的傳遞。隔振分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振。設(shè)備本身是振源， 為了降低它對(duì)周圍其它設(shè)備的 影響而采取隔振措施的，稱主動(dòng) 隔振；對(duì)于需要防振的設(shè)備，為了降低周圍振源對(duì)它的影響而采 取的隔振措施，叫被動(dòng)隔振。對(duì)于單自由度的隔振系統(tǒng)，主動(dòng)隔 振和 被動(dòng)隔振的力學(xué)模型見圖1、圖2。隔振系統(tǒng)的隔振效果以隔振系數(shù)來(lái)表示。主動(dòng)隔振的隔振系 數(shù)是通過(guò)隔振器傳到支承上、的力