隔振簡(jiǎn)版1211

1、第三章 振動(dòng)污染及其控制主要內(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、隔振和阻尼減振三、隔振和阻尼減振四、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(jué)到的振動(dòng)頻率范圍在）人能感覺(jué)到的振動(dòng)頻率范圍在1-100Hz1-100Hz；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

2、害建筑物、精密儀器和設(shè)備。）影響和損害建筑物、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(wú)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(wú)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：n振動(dòng)與噪聲密切聯(lián)系n振動(dòng)頻率在20Hz-2000Hz范圍內(nèi)時(shí)，振動(dòng)源同時(shí)也是噪聲源。n在可聽(tīng)的頻率范圍內(nèi)，人能感覺(jué)到的振動(dòng)頻率范圍為1-100Hzn振動(dòng)能量向外傳播產(chǎn)生噪聲 直接向空中輻射空氣聲 通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞固體聲n對(duì)人體健康的危害振動(dòng)頻率的影響：n低頻振動(dòng)（30Hz以下）n中頻振動(dòng)（30100Hz）n高頻振動(dòng)（100Hz以上）人對(duì)頻率為2-12Hz的振動(dòng)感覺(jué)最敏感共振頻率危害最大： 人體6Hz附近;

3、內(nèi)臟8Hz附近； 頭部25Hz附近；神經(jīng)中樞250Hz左右； 低于2Hz的次聲振動(dòng)有可能引起人的死亡。n振動(dòng)的振幅及加速度對(duì)人體的影響當(dāng)振動(dòng)頻率較高時(shí)，振幅起主要作用；當(dāng)振動(dòng)頻率較低時(shí)，加速度起主要作用。n振動(dòng)對(duì)人體的影響與作用時(shí)間有關(guān)n振動(dòng)對(duì)人體的影響與人的姿勢(shì)有關(guān)全身振動(dòng)人直接位于振動(dòng)物體上局部振動(dòng)手持振動(dòng)物體時(shí)引起的局部振動(dòng)二、 振動(dòng)的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)n振動(dòng)的評(píng)價(jià)振動(dòng)的評(píng)價(jià)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)位移速度加速度振動(dòng)級(jí)一般用機(jī)械振動(dòng)參數(shù)級(jí)來(lái)描述振動(dòng)的強(qiáng)度，單位（dB）。在環(huán)境振動(dòng)測(cè)量中，一般選用振動(dòng)加速度級(jí)和振動(dòng)級(jí)作為振動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)。n振動(dòng)加速度級(jí)定義為：25262/101/10121/lg20sma

4、smaaaasmaaaLrefrefrefeerefea，國(guó)內(nèi)加速度參考值，國(guó)外，對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，加速度有效值，n振動(dòng)級(jí)定義為修正的加速度級(jí)為修正值的振動(dòng)加速度有效值；表示頻率為修正的加速度有效值，fefacefeerefeacfaaasmaaaLeff10/lg2022中心頻率（ Hz ） 1 2 4 8 16 31.5 63 垂直方向修正值（ dB） -6 -3 0 0 -6 -12 -18 水平方向修正值（ dB ）3 3 -3 -9 -15 -21 -27 n例例 ： 頻率為2HZ 、8HZ 和16HZ 的三種頻率成分均以加速度為 0.1m/s2振動(dòng)，求其加速度級(jí)和振動(dòng)級(jí)。 、 （1） 加

5、速度級(jí) （2） 垂直振動(dòng)級(jí) （3） 水平振動(dòng)級(jí) GB10070-88 規(guī)定的城市各類(lèi)區(qū)域鉛垂向 振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值 (dB) 適用地帶范圍 晝間 夜間 特殊住宅區(qū) 65 65 居民文教區(qū) 70 67 混合區(qū)、商業(yè)中心區(qū) 75 72 工業(yè)集中區(qū) 75 72 交通干線道路兩側(cè) 75 72 鐵路干線兩側(cè) 80 80 目前普遍重視且廣泛采用的振動(dòng)控制方法:主要振動(dòng)控制技術(shù)n1.1.控制振動(dòng)源振動(dòng)，即消振控制振動(dòng)源振動(dòng)，即消振n2.2.隔振隔振n3.3.吸振，又稱(chēng)動(dòng)力吸振吸振，又稱(chēng)動(dòng)力吸振n4.4.阻振，又稱(chēng)阻尼減振阻振，又稱(chēng)阻尼減振n 隔振，就是在振動(dòng)源與地基、地基與需要防振的機(jī)器設(shè)備之間，安裝具有一定彈性的

6、裝置，使得振動(dòng)源與地基之間或設(shè)備與地基之間的近剛性連接成為彈性連接，以隔離或減少振動(dòng)能量的傳遞，達(dá)到減振降噪的目的。（一）隔振n隔振前機(jī)械設(shè)備與地基之間是近剛性連接，連接剛度很大，設(shè)備運(yùn)行時(shí)如果產(chǎn)生一個(gè)擾動(dòng)力 n這個(gè)擾動(dòng)力幾乎完全傳遞給地基，再通過(guò)地基向周?chē)鷤鞑ィ籲如果將設(shè)備與地基之間的連接改為彈性連接，由于彈性裝置的隔振作用，設(shè)備產(chǎn)生的擾動(dòng)力向地基的傳遞特性將發(fā)生改變；n設(shè)計(jì)合理時(shí)，振動(dòng)傳遞將被降低，從而收到減振降噪的效果。 n 根據(jù)隔振目的的不同，通常將隔振分為主動(dòng)隔振 ( 積極隔振 ) 和被動(dòng)隔振（消極隔振）兩類(lèi)。n主動(dòng)隔振系統(tǒng)主動(dòng)隔振系統(tǒng)，其隔振的目的是為了降低設(shè)備降低設(shè)備的擾動(dòng)對(duì)周?chē)?/p>

7、環(huán)境的影響，同時(shí)使設(shè)備自身的振動(dòng)減小。n被動(dòng)隔振系統(tǒng)被動(dòng)隔振系統(tǒng)，其隔振的目的是為了減少地基減少地基的振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響，使設(shè)備的振動(dòng)小于地基的振動(dòng)，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。 隔振的評(píng)價(jià)隔振的評(píng)價(jià) 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、速度、加速位移、速度、加速度度三個(gè)量來(lái)表示，該三個(gè)量有內(nèi)在的聯(lián)系。三個(gè)量來(lái)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(lái)說(shuō)，振動(dòng)的位移為：對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)來(lái)說(shuō)，振動(dòng)的位移為：txxmsin其中：其中：X X振動(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2f2f 相位相位振動(dòng)速度振動(dòng)速度和和加速度加

8、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：txdtdxmcostxdtxdmsin222n當(dāng)質(zhì)點(diǎn)作自由振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率只與系統(tǒng)的固有參量有關(guān)，而與振動(dòng)的初始條件無(wú)關(guān)。n對(duì)于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)系統(tǒng)，質(zhì)量越大，則系統(tǒng)的固有頻率越低；勁度越大，則系統(tǒng)的固有頻率越大。阻尼的定義與作用n 阻尼是指系統(tǒng)損耗能量的能力阻尼是指系統(tǒng)損耗能量的能力。從減振的角度看，就是將機(jī)械振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)變成熱能或其它可以損耗的能量，從而達(dá)到減振的目的。n阻尼技術(shù)就是充分運(yùn)用阻尼耗能的一般規(guī)律，從材料、工藝、設(shè)計(jì)等各項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題上發(fā)揮阻尼在減振方面的潛力，以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗振性、降低機(jī)械產(chǎn)品的振動(dòng)、增強(qiáng)機(jī)械

9、與機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 n(1) 阻尼有助于降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振振幅，從而避免結(jié)構(gòu)因動(dòng)應(yīng)力達(dá)到極限所造成的破壞。n (2) 阻尼有助于機(jī)械系統(tǒng)受到瞬態(tài)沖擊后，很快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。n (3) 阻尼有助于減少因機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的聲輻射，降低機(jī)械噪聲。n (4) 可以提高各類(lèi)機(jī)床、儀器等的加工精度、測(cè)量精度和工作精度。各類(lèi)機(jī)器尤其是精密機(jī)床，在動(dòng)態(tài)環(huán)境下工作需要有較高的抗振性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，通過(guò)各種阻尼處理可以大大提高其動(dòng)態(tài)性能。 n(5) 阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)的能力。在機(jī)械系統(tǒng)的隔振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理地運(yùn)用阻尼技術(shù)，可以使隔振、減振效果顯著提高。 常用來(lái)表征常用來(lái)表征隔振效果隔振效果的物理量的物理

10、量傳振系數(shù)（振動(dòng)傳遞傳振系數(shù)（振動(dòng)傳遞系數(shù)或力傳遞率系數(shù)或力傳遞率）定義：定義：通過(guò)隔振元件傳遞的力與擾動(dòng)力之間的比值，或傳遞的位移與擾動(dòng)之間的比值 傳振系數(shù)越小傳振系數(shù)越小，說(shuō)明通過(guò)隔振元件傳遞的振動(dòng)越小，隔振效果也越好。n如果 T =1 ，則表明干擾全部被傳遞，沒(méi)有隔振效果，在地基與設(shè)備之間不采取隔振措施就是這類(lèi)情形；n如果地基與設(shè)備之間采用了隔振裝置，使得 T 1 的情形，這時(shí)振動(dòng)被放大了。 n在工程設(shè)計(jì)和分析時(shí)，通常采用理論計(jì)算傳遞系數(shù)的方法來(lái)分析系統(tǒng)的隔振效果，有時(shí)也采用隔振效率來(lái)描述隔振系統(tǒng)的性能，隔振效率的定義為：%1001T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

11、。 結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無(wú)阻尼振動(dòng)無(wú)阻尼振動(dòng)系系統(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為隔振為隔振系統(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: p109圖圖3-12（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，振系統(tǒng)的固有頻率，T T大于大于1 1，說(shuō)明隔振系統(tǒng)不，說(shuō)明隔振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而但不起隔振作用，反而放大了振動(dòng)放大了振動(dòng)的干擾，甚的干擾，甚至產(chǎn)生至產(chǎn)生共振現(xiàn)象共振現(xiàn)象。（3 3）當(dāng)）當(dāng)f/ff/

12、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)的固有頻率的固有頻率的2 21/21/2 倍，倍，T T小于小于1 1，隔振系統(tǒng)才真正，隔振系統(tǒng)才真正起起隔振作用隔振作用。（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，T T1 1，說(shuō)明干擾力全部通過(guò)隔振，說(shuō)明干擾力全部通過(guò)隔振裝置，即隔振系統(tǒng)不起作用。裝置，即隔振系統(tǒng)不起作用。討論討論有阻尼有阻尼條件下，條件下，傳振系數(shù)傳振系數(shù)T T與與阻尼比阻尼比的關(guān)系：的關(guān)系： P127 圖329（1 1）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 02 21/21

13、/2時(shí)，也就是系統(tǒng)不起隔振作用時(shí)，也就是系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振作用的范圍，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)有好處；表明增大阻尼對(duì)控制振動(dòng)有好處；（2）當(dāng)當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2時(shí)，也是設(shè)計(jì)隔振裝置經(jīng)?？紩r(shí)，也是設(shè)計(jì)隔振裝置經(jīng)?？紤]的范圍，慮的范圍， 越小，則越小，則T值越小，值越小，表明阻尼越小表明阻尼越小越好，阻尼對(duì)隔振效果有不良的影響。越好，阻尼對(duì)隔振效果有不良的影響。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）欲得到好的隔振效果，必須設(shè)計(jì)較低的設(shè)計(jì)較低的f f0 0，并，并且只有當(dāng)且

14、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(lái)限制來(lái)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：由于空負(fù)荷質(zhì)量小，則空負(fù)荷空負(fù)荷時(shí)時(shí)固有頻率固有頻率要要比比設(shè)計(jì)的固有頻率設(shè)計(jì)的固有頻率f f0 0大，所以大，所以f/ff/f0 0的值比的值比設(shè)設(shè)計(jì)值計(jì)值小，因此小，因此空負(fù)荷空負(fù)荷時(shí)時(shí)