設(shè)備基礎(chǔ)隔振設(shè)計探討

1、設(shè)備基礎(chǔ)隔振設(shè)計探討摘要：本文對設(shè)計中常用的幾種設(shè)備基礎(chǔ)隔振方式進(jìn)行了簡要探討，指出其優(yōu)劣，以便在以后的設(shè)計中合理的選擇隔振方式關(guān)鍵詞：隔振 排樁 設(shè)備基礎(chǔ)Abstract: in this paper, the design of the equipment used in several basic way of vibration isolation are discussed briefly, points out the advantages and disadvantages, so that the design of the later in the choice of rea

2、sonable way of vibration isolationKeywords: isolation row pile foundation equipment1、引言隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入精密和超精密時代。精密儀器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、檢測和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，然而當(dāng)環(huán)境中振動的影響過大時，會造成設(shè)備加工質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求，或者儀器檢測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，這都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。設(shè)備隔振主要分為兩種，一種是對振動敏感的機(jī)器和設(shè)備，這類設(shè)備隔振的主要目的是保證在給定外部激勵時，設(shè)備或其它關(guān)鍵區(qū)域（如精密制造設(shè)備中工件和工具之間、或設(shè)備哥元件之間）的相對振動不超過允許的極限值。典型

3、代表如精密機(jī)床、坐標(biāo)測量儀等；另外一種是本身為振源的機(jī)器和設(shè)備，這類設(shè)備隔振的主要目的是將傳遞到基礎(chǔ)的動態(tài)作用力減低到允許值以下。典型代表如鍛錘、水壓機(jī)等產(chǎn)生沖擊力的設(shè)備或激振器等振動頻譜成分復(fù)雜的機(jī)器。1這些動力設(shè)備雖經(jīng)過靜、動平衡，但仍有不平衡力存在，它們通過設(shè)備基礎(chǔ)傳遞到地基上去，不僅會影響周圍工作人員的工作和情緒，還會影響周圍機(jī)器的正常運(yùn)行。因此，解決設(shè)備基礎(chǔ)的振動控制問題具有重要意義。2、隔振溝隔振溝是針對沿地基淺表水平傳播的振動隔離的一種通用方法，當(dāng)振動波在傳播過程中遇到該屏障時，根據(jù)波的衍射作用，會在隔振溝后出現(xiàn)一個地面振動幅度相對降低的屏蔽區(qū)，從而達(dá)到屏蔽區(qū)削振的目的。影響隔振

4、溝隔振效果的因素主要包括隔振溝的寬度、深度以及隔振溝距離動力設(shè)備之間的距離。2.1 根據(jù)李建波等研究報告，0.5m與1.2m隔振溝寬度的對比顯示，寬度對于隔振效果影響不大，太寬的隔振溝會縮小車間空間對與工藝設(shè)備的布置產(chǎn)生不利影響。因此在設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計時，一般可選擇隔振溝寬度為100-200mm。2.2 隔振溝深度，一般可取地基淺表波長的1/4左右。隨著溝深得增加，對豎向振動有明顯的減振效果，但對于水平振動的減振效果并不明顯。溝深很大時，實(shí)際施工會很難達(dá)到，尤其是軟土地基和高地下水位場地，而且土壓力對隔振溝壁的影響會使成本成倍增加。應(yīng)用連續(xù)空溝隔振時，對中高頻振動是防止地面振動危害的有效措施；對低

5、頻擾動，要汪意其對振動的放大作用。2.3 在達(dá)到穩(wěn)態(tài)振動后，隨隔振溝與動力設(shè)備之間距離的增加，水平向振動先增大后減小，豎向振動幾乎沒有大的變化，在相同深度時隔振溝對水平向振動的影響要大于豎向振動。不管是位移幅值還是速度幅值，相對于無隔振溝時，距基礎(chǔ)1.5m時的隔振效果較好，故宜在動力設(shè)備附近處設(shè)置隔振溝。隔振溝中宜填充彈性材料，以往工程中常用瀝青、麻絲等材料，但兩種材料混合在一起，時間長了會結(jié)成硬塊，減低防振作用?，F(xiàn)在實(shí)際工程中多采用在基礎(chǔ)四周外掛硬質(zhì)泡沫塑料或聚苯乙烯板；當(dāng)設(shè)備基礎(chǔ)特別深時，隔振溝壁和設(shè)備基礎(chǔ)整澆到一起，彈性材料還可以作為基礎(chǔ)澆注混凝土的模板，如圖1所示。圖1 隔振溝大樣3、

6、增大基礎(chǔ)重量該種方式是采用大于設(shè)備質(zhì)量3-5倍的基礎(chǔ)質(zhì)量作為輔助質(zhì)量，隨振動體共同振動，消除振動能量以達(dá)到減振的目的，這種大質(zhì)量的減振基礎(chǔ)在實(shí)際工程中被廣泛采用，多用于通用動力、輕工、化工等行業(yè)當(dāng)中，特別適用于設(shè)備高度很高的情況。作者曾在大型立式車床基礎(chǔ)設(shè)計中采用，該立車高15m，根據(jù)動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，基礎(chǔ)的混凝土厚度就需要3m厚，這樣在不須采用其他隔振措施的情況下滿足了工藝的精度要求，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。4、設(shè)備基礎(chǔ)下采用隔振器這種方式需要專業(yè)的減震器設(shè)計生產(chǎn)廠家，一般應(yīng)用在小型高精度設(shè)備基礎(chǔ)上，并且需要空間富裕，便于下到基礎(chǔ)下面調(diào)試減振彈簧等，成本較高。其基本原理如下圖2所示：圖2 單

7、自由度隔振系統(tǒng)的動力學(xué)模型假設(shè)被隔振的的設(shè)備或機(jī)器和隔振器相比，可認(rèn)為前者是只有質(zhì)量而無彈性的剛體，后者只有彈性和阻尼而無質(zhì)量。其振動方程為最大基底力與作用力幅值的比定義為隔振系數(shù)即絕對傳遞率,激振頻率與隔振系統(tǒng)固有頻率；。圖3 傳遞率與頻率比圖如圖3所示，實(shí)際隔振體系僅僅在頻率比大于當(dāng)頻率比大于以后，系統(tǒng)進(jìn)入隔振區(qū)，隔振系數(shù)開始小于1，基底力動載振幅小于激振力振幅，激振力被慣性力平衡掉；當(dāng)頻率比遠(yuǎn)大于以后，則質(zhì)量快m的慣性力與激振力相位相反，而數(shù)值接近，作用力與反作用力相互平衡掉，振幅小于靜變位，僅有靜載荷和小部分殘余動載荷通過彈簧阻尼元件傳遞到基礎(chǔ)上。實(shí)際工程中多采用彈簧隔振器和橡膠隔振器

8、，應(yīng)具有較好的耐久性，彈性好，承載力大，阻尼適當(dāng)，易于安裝和更換的特點(diǎn)。5、排樁隔振相對于空溝、填充溝等連續(xù)屏障，樁作為非連續(xù)屏障具有施工速度快、造價低、能滿足低頻振動污染治理中對屏障深度的要求等優(yōu)點(diǎn)，已在工程中取得了良好的隔振效果。3研究表明，只有當(dāng)樁徑大于被屏蔽的波長的1/6或1/4 時，單排樁才能取得良好的隔振效果，這在實(shí)際工程中是很難實(shí)現(xiàn)的。此時，可通過密布多排小截面樁來實(shí)現(xiàn)隔振效果是理想的選擇，如圖4所示。圖4 多排樁隔振非連續(xù)屏障遠(yuǎn)場被動隔振相當(dāng)于多個成排的異質(zhì)體引起的瑞利波散射問題?；谌鹄ㄉ⑸涞姆e分方程法，李志毅等4分析了單排和多排樁屏障的隔振效果，主要結(jié)論如下：(1) 非連

9、續(xù)屏障隔振起到的是一個整體屏蔽作用，單根樁不可能形成有效隔振的屏蔽區(qū)，只強(qiáng)調(diào)樁徑而忽略樁間距對隔振效果的影響是片面的。(2) 多排樁隔振屏障體系的厚度主要取決于樁的排數(shù)，與單樁的截面尺寸關(guān)系不大。樁的排數(shù)越多，屏障體系的厚度越大，隔振效果越好。(3) 多排樁隔振對樁的截面尺寸無限制要求，采用小樁密布可達(dá)好的隔振效果。為了形成非連續(xù)屏障的整體隔振效果，樁與樁的間距不能太大。(4) 多排樁的排距對隔振效果影響小。多排樁隔振理論分析屬于多個異質(zhì)體的三維散射問題，在數(shù)值計算時，需要采用專業(yè)的有限元軟件進(jìn)行計算，對設(shè)計人員的要求較高。并且最好和現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以獲得準(zhǔn)確的計算結(jié)果。6、結(jié)束語本文對實(shí)際工程中常用的設(shè)備基礎(chǔ)隔振設(shè)計進(jìn)行了介紹，并對各個方法的優(yōu)劣和使用進(jìn)行了簡要探討，對于以后工程項(xiàng)目中設(shè)備基礎(chǔ)的隔振設(shè)計有重要的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)1朱石堅(jiān),樓京俊等.振動理論與隔振技術(shù). 北京,國防工業(yè)出版社,2006.6.2陳新