減振與隔振的概念

1、、減振與隔振的概念減振是工程上防止振動危害的主要手段。減振可分為主動減振和被動減振。主動減振是在設(shè)計時就考慮消除振源或減小振源的能量或頻率，在精密儀器、航空航天設(shè)備、大型汽輪發(fā)電機(jī)組及高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用較多，但費用昂貴，普通工程機(jī)械中應(yīng)用較少。被動減振有隔振和吸振等。隔振又可分為主動隔振和被動隔振。為了防止或限制振動帶來的危害和影響，現(xiàn)代工程中采用了各種措施，歸納起來有以下幾條原則：1 .減弱或消除振源（主動減振）這是一項積極的治本措施。如果振動的原因是由于轉(zhuǎn)動部件的偏心所引起的，可以用提高動平衡精度的辦法來減小不平衡的離心慣性力。對往復(fù)式機(jī)械如空氣壓縮機(jī)等也需要注意慣性力的平衡。2 .遠(yuǎn)離振

2、源（被動隔振）這是一種消極的防護(hù)措施。如精密儀器或設(shè)備要盡可能遠(yuǎn)離具有大型動力機(jī)械、壓力加工機(jī)械及振動機(jī)械的工廠或車間，以及運(yùn)輸繁忙的鐵路、公路等。3 .提高機(jī)器本身的抗振能力（主動減振）衡量機(jī)器結(jié)構(gòu)抗振能力的常用指標(biāo)是動剛度，動剛度在數(shù)值上等于機(jī)器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生單位振幅所需的動態(tài)力。動剛度越大，則機(jī)器結(jié)構(gòu)在動態(tài)力作用下的振動量越小。4 .避開共振區(qū)根據(jù)實際情況盡可能改變系統(tǒng)的固有頻率（主動減振）或改變機(jī)器的工作轉(zhuǎn)速（被動減振），使機(jī)器不在共振區(qū)內(nèi)工作。5 .適當(dāng)增加阻尼（阻尼吸振）阻尼吸收系統(tǒng)振動的能量，使自由振動的振幅迅速衰減，對于強(qiáng)迫振動的振幅有抑制作用，尤其在共振區(qū)內(nèi)甚為顯著。6 .動力吸振

3、（被動吸振）對某些設(shè)備上的測量或監(jiān)控儀表，采用在儀表下安裝動力吸振器的方法可穩(wěn)定儀表的指針，提高測量精度。7 .采取隔振措施用具有彈性的隔振器，將振動的機(jī)器（振源）與地基隔離，以便減少振源通過地基影響周圍的設(shè)備，這就是主動隔振或積極隔振；或?qū)⑿枰Ｗo(hù)的精密設(shè)備與振動的地基隔離，使不受周圍振源的影響，這就是被動隔振。下面介紹隔振的基本理論。被隔振的機(jī)器或設(shè)備與隔振器相比，可認(rèn)為前者只有質(zhì)量而不計彈性，后者是只有彈性和阻尼而不計質(zhì)量，這樣在只考慮單方向振動的情形下，可簡化為單自由度隔振系統(tǒng)，如圖14-16所示。圖中m為機(jī)器或設(shè)備及底座的質(zhì)量，k和c為隔振器的剛性系數(shù)和粘滯阻尼系數(shù)。0b)圖14-1

4、6如圖14-16a所示，主動隔振的振源是機(jī)器本身的干擾力aII。如果機(jī)器直接安裝在地基上，則傳遞到地基的動載荷的最大值等于干擾力的最大值Foo如果機(jī)器與地基間裝有隔振器，機(jī)器的強(qiáng)迫振動方程為x=5sin(tni-(?)其振幅口耳口=J這時機(jī)器通過隔振器傳遞到地基的動載荷為&=&+凡+原=kBsin(布一。(創(chuàng)-8)kB=J（坳十8助.而一沖少=十（出4就。則動載荷Fn可表小為冏=sin（創(chuàng)一卬+8）被動隔振如圖14-16b所示，此時機(jī)器所受的干擾力為F=陋&=一幽山sino）t這里飛三Fsm硼為基礎(chǔ)的運(yùn)動方程。這兩種情況下定義機(jī)器傳遞到地基的動荷載的最大值FNma-Fo的比值K表示隔振的效果，

5、稱為隔振系數(shù)或力傳遞率。因此gk阿瓦麗7線學(xué)K=_=因蛇cCd)CO)-泳團(tuán)rr=Eq.2x*2。1k七用少:練4則上式可寫為尸+可(14-34)當(dāng)（=0時，K與頻率比人的關(guān)系為(14-35)入變化的曲線由式（14-34）,對應(yīng)于不同的阻尼比（，可得出一系列的如圖14-17所示。由此可見:圖14-17（1）不論阻尼大小，欲得隔振效果，即K1,必須因此應(yīng)采用剛性系數(shù)較低的隔振器或適當(dāng)加大機(jī)器底座的質(zhì)量。入的值越大，隔振效果越好，在實際應(yīng)用中常取入=2.55。(2)增大阻尼可減小機(jī)器經(jīng)過共振區(qū)時的最大振幅，但在I.I時卻使K增大，即隔振效果降低。因此阻尼的選擇應(yīng)權(quán)衡這兩方面的得失。工程中1值一般選

6、用0.020.1范圍。對被動隔振，以機(jī)器經(jīng)隔振后的振幅B與振源的振幅r的比值表示隔振效果，也稱為隔振系數(shù)K,可求得與式(14-36)完全相同的公式。二、隔振材料與減振器原則上，凡能支承運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備動力荷載，又能產(chǎn)生彈性變形，并在卸載后能立即恢復(fù)原狀的材料或元件均可作為隔振材料或減振器。下面介紹幾種工程中最常用的減振元件和材料。中高頻：1 .鋼彈簧鋼彈簧的應(yīng)用最為廣泛，常見的有螺旋彈簧、錐形彈簧、圈彈簧、板片彈簧等。尤以螺旋彈簧在機(jī)器減振中多見。由于鋼彈簧的靜態(tài)壓縮量值可以任意選擇，系統(tǒng)共振頻率可控制在很低的范圍內(nèi)，具缺點是阻尼特性差，容易傳遞高頻振動，并在運(yùn)轉(zhuǎn)啟動時轉(zhuǎn)速通過共振頻率會產(chǎn)生共振。為此

7、，在應(yīng)用中應(yīng)附加阻尼措施。2 .鋼絲純減振器該類減振器能適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)對振動沖擊和噪聲控制技術(shù)的嚴(yán)格要求,是一種具有優(yōu)良的振動和沖擊性能的新型產(chǎn)品，可有效地降低結(jié)構(gòu)噪聲。具有多向彈性變形、非線性軟化型剛度、使用與存儲方便、重量輕等優(yōu)點。3 .橡膠類減振器和隔振墊橡膠是一種較理想的彈性材料，以天然橡膠、丁鼠或氯丁橡膠等尤好。板狀或塊條狀實心橡膠受壓變形量很小，必須經(jīng)過加工成圖14-18所示的肋狀鉆孔或凸臺等方可增加受力時的變形量。若需更大的變形量，則可變更橡膠的受力方式。凸吉圖14-184 .玻璃纖維板用酚醛樹脂或聚醋酸乙烯膠合的玻璃纖維板（俗稱冷藏板）也是一種隔振材料，可應(yīng)用于負(fù)載不大的設(shè)備減

8、振。其特點是隔振效果良好，有防火、防腐、施工方便、價格低廉的優(yōu)點，材料來源廣泛。另外，當(dāng)材料受潮后，隔振效果稍受影響。5 .空氣墊減振器般由氣缸體、活塞、活塞桿和氣閥組成，通過氣閥向氣缸體內(nèi)充入壓力空氣而形成氣墊,氣缸體受到劇烈振動經(jīng)過氣墊的緩沖變成活塞平穩(wěn)的運(yùn)動，從而達(dá)到減振的目的,其它材料軟木、毛氈、泡沫塑料、塑料氣墊紙、礦渣棉氈、廢橡膠、廢金屬絲等也可以作為隔振材料使用。但塑料制品易老化，性能隨環(huán)境變化較大，除了作小型設(shè)備、儀器等臨時性的隔振措施外，工程中應(yīng)用不多。隔振材料和減振器的工程應(yīng)用是錯綜復(fù)雜的，必須根據(jù)實際情況因地制宜地選擇各種隔振材料和減振器，并合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，以便取得良

9、好的隔振效果。低頻由于諧振頻率的緣故，以上所提及的幾種隔振方法不適用于15赫茲以下的低頻段點的隔振.在低頻領(lǐng)域一般采用以下三種隔振方法：1.中國專利之磁力隔振墊磁力隔震墊是一種新型的寬帶被動式隔震系統(tǒng)，它的諧振頻率僅為2赫茲且諧振峰非常平緩，對高于2赫茲的震動有良好的減隔效果。而一般常見的被動式減震系統(tǒng)（如空氣減震系統(tǒng)、橡膠減震系統(tǒng)或彈簧減震系統(tǒng)等），因諧振頻率較高（約十幾赫茲到幾十赫茲）所以對低頻震動的隔震效果不佳。在磁力隔震墊內(nèi)部，由強(qiáng)力鉆鐵硼磁極對產(chǎn)生的磁力隔隙，能夠有效地減少和隔絕震動傳遞。這種作用是雙向的，既可以減少地面對儀器設(shè)備的振動干擾，也可以減少自身產(chǎn)生振動的設(shè)備對地面和周圍的

10、震動干擾。適用于各種需要減少外部震動干擾或隔離震動源對外部的影響。例如光學(xué)測量裝置，精密光學(xué)顯微鏡，電子顯微鏡等各種精密測試分析儀器；各種壓縮機(jī)，機(jī)械泵等機(jī)械設(shè)備的消震減震，有效減少水平和垂直方向的振動干擾。本產(chǎn)品已向國家有關(guān)部門申請專利權(quán)，專利號：2007100234964特殊設(shè)計的磁力隔震墊內(nèi)沒有鋼或銅材料的零件，橡膠圈也只是起密封和保持穩(wěn)定作用，而不是起減震作用，這樣就最大限度地降低了諧振頻率和諧振峰。有效工作頻率范圍寬，特別對于很低頻率振動的消震減震效果良好。精心選擇的材料、仔細(xì)設(shè)計的結(jié)構(gòu)、恰當(dāng)?shù)淖枘嵯禂?shù)，使得磁力隔震墊能夠達(dá)到最好的性價比。不需要日常維護(hù)和調(diào)整，安裝調(diào)整簡單，漏磁極小

11、。諧振頻率遠(yuǎn)比一般的被動式減震器低，減震隔振性好，可以適用各種場合的不同需要。振動傳輸特性磁力隔震墊的振動傳輸特性口2 .一般性能每個隔震墊工作載荷90kg250kg隔震墊數(shù)量4個/套最大有效載荷1000kg最大載荷2400kg有效工作頻率帶寬2Hz以上最大位移9.5mm（垂直）0.2mm（水平）工作溫度050c（建議室溫）漏磁20cm處不大于0.7毫高斯3 .外觀物理參數(shù):物理尺寸（單只）206mrK110mm每個隔震墊重量15kg顏色淺灰（或根據(jù)用戶需要確定）包裝扁方形木制包裝箱，每箱一件磁力隔震墊為中國專利產(chǎn)品，在2-15Hz的中低頻界段，減震效果穩(wěn)定顯著；為業(yè)界被動式減震隔震墊中之領(lǐng)先

12、產(chǎn)品；但在0-2赫茲處基本無隔振效果且承載量有限（1噸以下效果較為穩(wěn)定）。2 .TMC壓電式主動隔震系統(tǒng)STACIS是一種高帶寬、高增益的主動式隔震系統(tǒng)。它提供與低硬度隔震系統(tǒng)（例如傳統(tǒng)的空氣隔離裝置）不同的，極為良好的隔震性能。STACIS高硬度特性提供卓越的位置穩(wěn)定性并且不易受到外界聲波的干擾，從而使制造業(yè)的設(shè)備工程師們可以機(jī)動靈活地安置設(shè)備。系統(tǒng)由一個中央控制器以及三個或更多的單個隔離體組成，每個隔離體都有三維主動式隔離功能。三個或更多的單個隔離體組合后，可以對載荷提供六個自由度上的振動隔離。盡管起初看上去系統(tǒng)有些相互牽連，實際上STACIS的專利拓?fù)湓试S隔離體各自獨立而不會沖突。安裝時一般無須特殊調(diào)整，安裝后的系統(tǒng)免維護(hù)運(yùn)行。每個STACIS隔離體內(nèi)都有一個小的中間塊，坐落在五個壓電傳動器（PZT）上面的三個軸上。三個振動傳感器測量中間塊的移動。這個信號過濾后經(jīng)由高壓放大器（HVA反饋到PZT高阻尼的橡膠塊（同樣在隔離體內(nèi)部）將中間塊與載荷連接起來。主動反饋環(huán)路提供0.7200Hz（疑為20Hz）的隔振，在