工程噪聲隔振與阻尼課件

機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)一方面直接向外輻射噪聲，另一方面以彈性波的形式通過相連的結(jié)構(gòu)向外傳播，并在傳播的過程中向外輻射噪聲。控制振動(dòng)的一個(gè)重要方法就是隔振。隔振就是將振源與基礎(chǔ)或連接結(jié)構(gòu)的近剛性連接改成彈性連接，以防止或減弱振動(dòng)能量的傳遞，最終達(dá)到減振降噪的目的。

隔振可以分為兩類，一類是對作為振動(dòng)源的機(jī)械設(shè)備采取隔振措施，防止振動(dòng)源產(chǎn)生的振動(dòng)向外傳播，稱為積極隔振或主動(dòng)隔振；另一類是對怕受振動(dòng)干擾的設(shè)備采取隔振措施，以減弱或消除外來振動(dòng)對這一設(shè)備帶來的不利影響，稱為消極隔振或被動(dòng)隔振。對于薄板類結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其輻射噪聲，如管道、機(jī)械外殼、車船體和飛機(jī)外殼等，在其結(jié)構(gòu)表面涂貼阻尼材料也能達(dá)到明顯的減振降噪效果，我們稱這種振動(dòng)控制方式為阻尼減振。本章主要介紹隔振與阻尼原理、各種隔振元件的性能特點(diǎn)及隔振元件與阻尼村料的選擇和設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)一方面直接向外輻射5.隔振與阻尼5.1隔振5.1.1隔振技術(shù)概述1.概述機(jī)械設(shè)備振動(dòng)能量以兩種方式向外傳播而產(chǎn)生噪聲，一部分由振動(dòng)機(jī)器直接向空中輻射，稱為空氣聲；另一部分振動(dòng)能量則通過承載機(jī)器的基礎(chǔ)、連接構(gòu)件傳遞，固體表面振動(dòng)以彎曲波形式傳播，因而能激發(fā)結(jié)構(gòu)振動(dòng)向空中輻射噪聲，這種通過固體傳播的聲波叫固體聲。振動(dòng)會(huì)影響儀器設(shè)備的精度、功能和使用壽命，會(huì)造成事故。同樣會(huì)危害人的身心健康，甚至造成器官損傷。隔振就是就是將聲源與結(jié)構(gòu)之間形成彈性連接，實(shí)際上振動(dòng)不可能完全隔絕，故通常也稱為減振。5.隔振與阻尼5.1隔振5.1.1隔振技術(shù)概述5.1.1隔振技術(shù)概述2.隔振原理機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)存在一個(gè)周期性的力作用，從而使其產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)的機(jī)器通過基礎(chǔ)、連接構(gòu)件向四周傳遞。若在剛性連接之間安置彈簧或彈性襯墊組成彈性支座，由于支座可以發(fā)生彈性變形，起到緩沖作用，便減弱了機(jī)器對基礎(chǔ)的沖擊力，使基礎(chǔ)的振動(dòng)減弱；同時(shí)由于支座材料的阻力耗能，也減弱了傳給基礎(chǔ)的振動(dòng)，從而使聲輻射降低，這就是隔聲降噪的基本原理。隔振時(shí)使用的彈性支座稱作隔振器，相對于機(jī)械設(shè)備，其質(zhì)量可以忽略不計(jì)，看做只由彈性裝置和能量消耗裝置組成。隔振分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種類型，即從減小振動(dòng)的傳出或是保護(hù)儀器設(shè)備免受外接振動(dòng)的影響來劃分的。5.1.1隔振技術(shù)概述2.隔振原理5.1.1隔振技術(shù)概述3.傳振系數(shù)傳振系數(shù)又稱作“振動(dòng)傳遞率”、“隔振效率”。是表征隔振效果的常用物理量，通常記作T。它是通過隔振元件傳遞過去的力與總干擾力之比，即：T=傳遞力/干擾力。T越小通過隔振器傳遞過去的力越小，隔振效果越顯著，隔振性能越好。如果設(shè)備與基礎(chǔ)是剛性連接，則T=1，即干擾了全部傳遞給基礎(chǔ)，沒有隔振作用；如果在設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝隔裝置，使T=0.2，即傳遞過去的力只是干擾力的20%。因此，傳遞系數(shù)的理論計(jì)算是隔振理論的關(guān)鍵所在。4.隔振系統(tǒng)中的三個(gè)要素隔振系統(tǒng)中控制振動(dòng)及其傳遞的三個(gè)基本因素是：彈簧隔振器的剛度、被隔離物體的質(zhì)量、系統(tǒng)支撐及隔振器的阻力。5.1.1隔振技術(shù)概述3.傳振系數(shù)5.1.1隔振技術(shù)概述(1)剛度隔振器剛度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。一個(gè)設(shè)計(jì)正確的隔振系統(tǒng)支撐剛度計(jì)算最為重要，但彈簧及隔振器的剛度對物體振幅的影響不大。(2)質(zhì)量被隔離物體的質(zhì)量使支撐系統(tǒng)保持相對靜止。在確定的振動(dòng)力作用下，物體質(zhì)量越大，物體振動(dòng)越小。增大質(zhì)量還包括增大隔振底座的面積，以增大物體的慣性矩，可減小物體振動(dòng)，但質(zhì)量的增加并不能減小傳遞率。(3)阻力隔振系統(tǒng)的支撐阻力有以下的作用：在共振區(qū)，抑制共振振幅；減弱高頻區(qū)物體的振動(dòng)；在隔振區(qū)為系統(tǒng)提供了一個(gè)使彈簧短路的附加連接，從而提高了支撐的剛度，使傳遞率增大，因此阻力的作用有利也有弊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意。5.1.1隔振技術(shù)概述(1)剛度隔振器剛度越大，隔振效果5.1.1隔振技術(shù)概述5.沖擊隔離和周期性激振力的振動(dòng)隔離相似，對于脈沖沖擊也可以考慮隔離，也分為積極與消極兩類。積極的是隔離鍛壓機(jī)、沖床及其他具有脈沖沖擊力的機(jī)械，以減小其對環(huán)境的影響；消極的沖擊隔離是隔離基礎(chǔ)的脈沖沖擊，使安裝在基礎(chǔ)上的電子儀器及精密設(shè)備能正常工作，在艦船上的設(shè)備為了防止因爆炸引起的強(qiáng)烈沖擊而設(shè)計(jì)的隔離系統(tǒng)屬此。沖擊隔離可分為積極和消極沖擊隔離，二者原理相同，傳遞率估算也基本相同。一般沖擊傳遞與系統(tǒng)的固有頻率成正比，系統(tǒng)固有頻率越小，傳遞率越小，隔離支撐的阻力有一定的作用，阻力越大，傳遞率也越小。沖擊隔離與緩沖是有區(qū)別的緩沖是讓緩沖材料介于相互碰撞的物體之間，使碰撞的沖擊力要比直接碰撞低，如汽車緩沖器，飛機(jī)著陸架等。5.1.1隔振技術(shù)概述5.沖擊隔離5.1.2隔振元件理論上講，凡是具有彈性的材料均能作為隔振元件，但實(shí)際工程應(yīng)用上受到很多條件的限制，例如能否大量供應(yīng)，性能是否穩(wěn)定，使用壽命長短是否具有防水、防油、防火性能等。1.隔振器它是一種彈性支撐元件，是經(jīng)專門設(shè)計(jì)制造的具有單個(gè)形狀的、使用時(shí)可作為機(jī)械零件來裝配安裝的器件。最常用的隔振器可分為：彈簧隔振器，包括金屬螺旋彈簧隔振器、金屬蝶形彈簧隔振器、不銹鋼絲繩彈簧隔振器，金屬絲網(wǎng)隔振器，橡膠隔振器，橡膠復(fù)合隔振器以及空氣彈簧隔振器等。5.1.2隔振元件理論上講，凡是具有彈性的材料均能作為隔振5.1.2隔振元件(1)金屬彈簧隔振器是一種應(yīng)用廣泛的，適用頻率范圍1.5~12Hz的隔振器。其中螺旋彈簧隔振器應(yīng)用最為廣泛。金屬彈簧隔振器主要有鋼絲、鋼板、鋼條等制造成，通常用在靜態(tài)壓縮量大于5cm，或溫度和其他條件限制不允許采用橡膠等材料的地方。其主要優(yōu)點(diǎn)是彈性好，耐高溫、耐油、耐腐蝕、不老化，壽命長，固有頻率低，阻尼性能好，承載能力高等。缺點(diǎn)是對于一些阻尼系數(shù)較小的隔振器，容易發(fā)生共振，則很可能損壞機(jī)械設(shè)備，使用時(shí)應(yīng)精心設(shè)計(jì)，并在彈簧兩端加橡膠墊板或在鋼絲上粘附橡膠以提高阻尼。其次，金屬彈簧的水平剛度較豎直剛度小，容易產(chǎn)生晃動(dòng)，因而常須附加一些阻尼材料。5.1.2隔振元件(1)金屬彈簧隔振器是一種應(yīng)用廣泛的，5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件(2)橡膠隔振器適合于中小設(shè)備和儀器的隔振，適用頻率范圍4~15Hz。橡膠隔振器不僅在軸向，而且在橫向及回轉(zhuǎn)方向上均具有很好隔振性能。橡膠內(nèi)部阻力比金屬大得多，高頻振動(dòng)隔離性能好，隔聲效果也很好，阻力比為0.05~0.23。由于橡膠成型容易，與金屬也可牢固粘接，因此可以設(shè)計(jì)制造各種形狀的隔振器，而且重量輕，體積小，價(jià)格低，安裝方便，更換容易。其主要缺點(diǎn)是耐高溫、耐低溫性能差，普通橡膠隔振器使用的溫度為0~70°，易老化，不耐油污，承載能力較低。決定橡膠隔振器動(dòng)、靜剛度的因素：材料、硬度及形狀。決定橡膠隔振器性能的因素：橡膠的配方、硫化工藝。(橡膠隔振器從形狀分為：壓縮型、剪切型及復(fù)合型)5.1.2隔振元件(2)橡膠隔振器適合于中小設(shè)備和儀器的5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件(3)橡膠空氣彈簧隔振器依靠橡膠氣囊中的壓縮的壓力變化取得隔振效果，其工作固有頻率低0.1~5Hz、共振阻力性能好。缺點(diǎn)是價(jià)格高，承載能力有限，國內(nèi)產(chǎn)品較少，目前在一些設(shè)備上安裝的此類隔振器是阻力性能較好的國外產(chǎn)品。5.1.2隔振元件(3)橡膠空氣彈簧隔振器依靠橡膠氣囊中5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件2.隔振墊由具有一定形狀的軟材料構(gòu)成(橡膠墊、軟木、毛氈、海綿、玻璃纖維、泡沫)。一般無一定形狀尺寸，可拼裝。(1)橡膠隔振墊適用頻率：10~15Hz(多層<10Hz)；特點(diǎn)：高彈性、隔振沖噪性能，吸收能量(高頻)，易制造、安裝，易粘接。易受溫度、油污、溶劑影響，易老化，壽命5~8年。(2)毛氈適用頻率30Hz左右。其特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、易裝、易裁、易粘，防油，不易老化；防火、水能力差。變形在25%內(nèi)，載荷特性為線性，超過則為非線性。(3)玻璃棉適于機(jī)器、建筑基礎(chǔ)隔振。其特點(diǎn)：耐火防腐蝕，穩(wěn)定，但不防水。(4)泡沫塑料發(fā)泡后可具有壓縮性，其特點(diǎn)：軟的支撐裁裝方便，但載荷特性非線性，難以滿足要求。5.1.2隔振元件2.隔振墊5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件3.其他隔振元件(1)管道柔性接管在設(shè)備進(jìn)出口管道上安裝柔性接管是防止振動(dòng)傳遞出去的必要措施，柔性接管在空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵及柴油機(jī)上都有應(yīng)用。有橡膠、金屬兩大類。溫度低于100°C，壓力2.0MPa以下的液氣體傳輸管道用橡膠或帆布類柔性接管；高于上述值時(shí)，用金屬波紋管。(2)彈性吊架用于管道及隔聲結(jié)構(gòu)懸吊，可防止管道振動(dòng)傳給結(jié)構(gòu)。彈性吊鉤一般用金屬彈簧或橡膠塊作為彈性元件，前者工作時(shí)固有頻率可小于10Hz，后者為200Hz。(3)其他有用于管道下部支撐的彈性支撐；代替剛性連接的高彈性聯(lián)軸器；與隔振器并聯(lián)以增加支撐阻力的油阻力器；吸收單一頻率振動(dòng)能量以降低設(shè)備振動(dòng)的動(dòng)力吸振器。5.1.2隔振元件3.其他隔振元件5.1.2隔振元件表__常見隔振材料的性能比較

性能剪切橡膠金屬彈簧軟木玻璃纖維板氣墊最低自振動(dòng)頻率3Hz1Hz10Hz7Hz0.2Hz橫向穩(wěn)定性好差好好好抗腐蝕老化較好最好較差較好較好應(yīng)用廣泛程度廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用不夠廣泛手工部門應(yīng)用極少應(yīng)用施工與安裝方便較方便方便不方便不方便造價(jià)一般較高一般較高高5.1.2隔振元件表__常見隔振材料的性能比較性能剪切5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)1.隔振元件的選擇(1)頻率(1/2.5~1/4.5)。固有頻率f0≥20~30Hz，用毛氈、軟木、橡膠墊或較硬的隔振器；f0=2~10Hz，選彈簧、橡膠或復(fù)合隔振器；f0=0.5~2Hz，選彈簧或空氣彈簧隔振器。(2)載荷靜載荷應(yīng)為允許載荷的90%，動(dòng)、靜載荷之和不超過允許載荷。對于隔振墊，載荷是指單位面積上的載荷。多隔振器應(yīng)使載荷分布均勻，一邊選用相同型的隔振器。對隔振墊要求各部分的單位面積載荷基本一致。在任何情況下實(shí)際載荷不能超過最大允許載荷。在同一設(shè)備上，選擇的隔振器型號，不要超過兩種。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)1.隔振元件的選擇5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)2.隔振設(shè)計(jì)(1)步驟①首先測量和分析振源的振動(dòng)強(qiáng)度,可根據(jù)轉(zhuǎn)速或往復(fù)來確定干擾頻率,并確定所需振動(dòng)傳遞比(傳振系數(shù)T)；②根據(jù)現(xiàn)場的隔振要求，由干擾頻率和傳振系數(shù)，計(jì)算隔振系統(tǒng)的固有頻率以及靜態(tài)壓縮量(阻尼比按設(shè)備和減振類型估算)；③確定元件載荷、型號大小和數(shù)量，并根據(jù)設(shè)備總重和各支撐分擔(dān)質(zhì)量，選用和設(shè)計(jì)滿足承重、頻率要求的裝置；④驗(yàn)算隔振是否滿足設(shè)計(jì)要求，估計(jì)其降噪效果。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)2.隔振設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(2)傳振系數(shù)的確定傳振系數(shù)根據(jù)實(shí)測或估算得到的需隔振設(shè)備或地點(diǎn)的振動(dòng)水平、機(jī)器設(shè)備的擾動(dòng)頻率、設(shè)備型號規(guī)格、使用工況以及環(huán)境要求等因素確定。簡單隔振(質(zhì)量彈簧)系統(tǒng)的傳振系數(shù)由下式計(jì)算(無阻尼情況)：在隔振系統(tǒng)有阻尼的情況下，由下式計(jì)算：5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(2)傳振系數(shù)的確定5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(3)隔振元件承受的載荷、型號、大小和數(shù)量的確定。隔振元件承受的載荷，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的質(zhì)量、動(dòng)態(tài)力的影響以及安裝時(shí)的過載情況確定。設(shè)備均勻分布時(shí)，每隔隔振元件的載荷可由設(shè)備質(zhì)量除以隔振元件數(shù)目得出，隔振元件的型號和大小可據(jù)此確定。設(shè)備質(zhì)量均勻分布時(shí)，也可采用機(jī)座，并根據(jù)重心位置來調(diào)整各個(gè)隔振元件的支撐點(diǎn)。隔振元件的數(shù)量，一般宜取4~6個(gè)。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(3)隔振元件承受的載荷、型號5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(4)隔振系統(tǒng)的靜態(tài)壓縮比、頻率比、固有頻率的確定。①靜態(tài)壓縮量有傳遞系數(shù)、設(shè)備穩(wěn)定性、操作條件等要求確定，也可由實(shí)驗(yàn)室直接測量。②固有頻率固有頻率可根據(jù)隔振系統(tǒng)的傳遞系數(shù)、擾動(dòng)頻率以及頻率比確定，也可按下式估算：

(δ靜態(tài)壓縮量，cm)③頻率比f/f0頻率比中擾動(dòng)頻率，通?？扇≡O(shè)備的最低擾動(dòng)頻率。當(dāng)f/f0<1時(shí)，T≥1，無隔振作用；當(dāng)f/f0≈1時(shí)，共振且放大擾動(dòng)；當(dāng)f/f0>21/2時(shí)，T<1，隔振。一般頻率比去2.5~5。為獲得大壓縮量，f0>取2.5~3Hz，阻尼系數(shù)取0.1~0.2。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(4)隔振系統(tǒng)的靜態(tài)壓縮比、頻5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(5)隔振參量的驗(yàn)算隔振參量包括傳振系數(shù)T、靜態(tài)壓縮量δ、動(dòng)態(tài)系數(shù)以及隔振降噪量效果估算等。在實(shí)際工作中，由于大面積的振動(dòng)速度值與板附近的聲壓值較接近，一般可認(rèn)為板的振動(dòng)速度級Lv和附近的聲壓值相等，(6)阻尼比(ζ=C/Cc)與隔振的關(guān)系在f/f0<21/2的范圍內(nèi)，不起隔振作用，ζ↑→T↓，此時(shí)增大阻尼對振動(dòng)控制有較好的作用；在f/f0>21/2的范圍內(nèi)，ζ↓→T↓，這表明減小阻尼，振動(dòng)也隨著減小，反之增大阻尼對隔振有不良影響。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(5)隔振參量的驗(yàn)算隔振參5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)以上分析表明：要取得比較好的隔振效果，首先必須保證，即設(shè)計(jì)比較低的隔振系統(tǒng)頻率。如果系統(tǒng)干擾頻率f比較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)很難達(dá)到的要求，則必須通過增大隔振系統(tǒng)阻尼的方法以抑制系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。此外，對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械如電動(dòng)機(jī)等，在這些機(jī)械的啟動(dòng)和停止過程中，其干擾頻率是變化的，在這個(gè)過程中必然會(huì)出現(xiàn)隔振系統(tǒng)頻率與機(jī)器擾動(dòng)頻率一致的情形，為了避免系統(tǒng)共振，設(shè)計(jì)這些設(shè)備的隔振系統(tǒng)時(shí)就必須考慮采用一定的阻尼以限制共振區(qū)附近的振動(dòng)。通常隔振器的阻尼比ζ在2~20%，鋼制彈簧ζ<1%，纖維墊ζ=2~5%，合成橡膠ζ>20%。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)以上分析表明：5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)表常見機(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)頻率

設(shè)備類型振動(dòng)基頻（Hz）風(fēng)機(jī)類1.軸的轉(zhuǎn)數(shù)2.軸的轉(zhuǎn)數(shù)×葉片數(shù)電機(jī)類1.軸的轉(zhuǎn)數(shù)2.軸的轉(zhuǎn)數(shù)×電機(jī)極數(shù)齒輪軸的轉(zhuǎn)數(shù)×齒數(shù)軸承軸的轉(zhuǎn)數(shù)×滾珠數(shù)/2(軸轉(zhuǎn)2圈,滾珠轉(zhuǎn)1圈)變壓器交流電頻率×2壓縮機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)燃機(jī)1.軸的轉(zhuǎn)數(shù)2.軸的轉(zhuǎn)數(shù)×發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)表常見機(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)頻率5.2阻尼減振技術(shù)振動(dòng)中知道阻尼對于系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)有重要影響。適當(dāng)增加系統(tǒng)的阻尼，是振動(dòng)控制的一種重要手段。增加系統(tǒng)中阻尼的方法很多，如采用高阻尼材料制造零件、選用阻尼好的結(jié)構(gòu)形式、在系統(tǒng)中附加阻尼、增加運(yùn)動(dòng)件的相對摩擦、在振動(dòng)系統(tǒng)中安裝專門的阻尼器等等。目前，阻尼減振技術(shù)已發(fā)展成一門專門技術(shù)，在工程領(lǐng)域等到廣泛地應(yīng)用，涉及的內(nèi)容十分豐富，本節(jié)簡要介紹其基本原理和主要技術(shù)。5.2阻尼減振技術(shù)振動(dòng)中知道阻尼對于系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)有重要影5.2.1阻尼的概念

1.阻尼的定義：

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。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)械與機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

2.阻尼的作用主要有：

(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。(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)。(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。(4)可以提高各類機(jī)床、儀器等的加工、測量和工作精度。(5)阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)的能力。

5.2.1阻尼的概念1.阻尼的定義：

阻尼是指系統(tǒng)損耗5.2.1阻尼的概念

3.阻尼產(chǎn)生的機(jī)理：從工程應(yīng)用的角度講，阻尼的產(chǎn)生機(jī)理就是將廣義振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成可以損耗的能量，從而抑制振動(dòng)、沖擊、噪聲。

從物理現(xiàn)象上區(qū)分，阻尼可以分為五類:(1)工程材料的內(nèi)阻尼；(2)流體的粘滯阻尼；(3)接合面阻尼與庫倫摩擦阻尼；(4)沖擊阻尼；(5)磁電效應(yīng)阻尼。材料阻尼的機(jī)理是：宏觀上連續(xù)的材料會(huì)在微觀上因應(yīng)力或交變應(yīng)力的作用產(chǎn)生分子或晶界之間的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、塑性滑移，產(chǎn)生阻尼。在低應(yīng)力狀況下由材料的微觀運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻尼耗能，稱為材料粘滯彈性，見圖。5.2.1阻尼的概念3.阻尼產(chǎn)生的機(jī)理：從工程應(yīng)用的角5.2.2阻尼材料

4.阻尼材料：

(1)粘彈類阻尼材料，應(yīng)用廣泛，主要分橡膠類和塑料類，一般以膠片形式生產(chǎn)，使用時(shí)可用專用粘結(jié)劑將它貼在需要減振的結(jié)構(gòu)上。(2)金屬阻尼材料，由高分子樹脂加入適量填料以及輔助材料配制而成，是一種可涂覆在各種金屬板狀結(jié)構(gòu)表面上，具有減振、絕熱和一定密封性能的特種涂料。(3)瀝青型阻尼材料，以瀝青為基材，并配入大量無機(jī)填料混合而成，需要時(shí)再加入適量的塑料、樹脂和橡膠等。(4)復(fù)合型阻尼材料，在兩塊鋼板或鋁板之間夾有非常薄的粘彈性高分子材料，就構(gòu)成復(fù)合阻尼金屬板材。金屬板彎曲振動(dòng)時(shí)，通過高分子材料的剪切變形，發(fā)揮其阻尼特性，它不僅損耗因子大，而且在常溫或高溫下均能保持良好的減振性能。阻尼大小評價(jià)—損耗因子5.2.2阻尼材料4.阻尼材料：5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)阻尼層基板約束層5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)阻尼層基板約束層5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)。5.2.3阻尼結(jié)構(gòu)。工程噪聲隔振與阻尼課件工程噪聲隔振與阻尼課件機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)一方面直接向外輻射噪聲，另一方面以彈性波的形式通過相連的結(jié)構(gòu)向外傳播，并在傳播的過程中向外輻射噪聲?？刂普駝?dòng)的一個(gè)重要方法就是隔振。隔振就是將振源與基礎(chǔ)或連接結(jié)構(gòu)的近剛性連接改成彈性連接，以防止或減弱振動(dòng)能量的傳遞，最終達(dá)到減振降噪的目的。

隔振可以分為兩類，一類是對作為振動(dòng)源的機(jī)械設(shè)備采取隔振措施，防止振動(dòng)源產(chǎn)生的振動(dòng)向外傳播，稱為積極隔振或主動(dòng)隔振；另一類是對怕受振動(dòng)干擾的設(shè)備采取隔振措施，以減弱或消除外來振動(dòng)對這一設(shè)備帶來的不利影響，稱為消極隔振或被動(dòng)隔振。對于薄板類結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其輻射噪聲，如管道、機(jī)械外殼、車船體和飛機(jī)外殼等，在其結(jié)構(gòu)表面涂貼阻尼材料也能達(dá)到明顯的減振降噪效果，我們稱這種振動(dòng)控制方式為阻尼減振。本章主要介紹隔振與阻尼原理、各種隔振元件的性能特點(diǎn)及隔振元件與阻尼村料的選擇和設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)一方面直接向外輻射5.隔振與阻尼5.1隔振5.1.1隔振技術(shù)概述1.概述機(jī)械設(shè)備振動(dòng)能量以兩種方式向外傳播而產(chǎn)生噪聲，一部分由振動(dòng)機(jī)器直接向空中輻射，稱為空氣聲；另一部分振動(dòng)能量則通過承載機(jī)器的基礎(chǔ)、連接構(gòu)件傳遞，固體表面振動(dòng)以彎曲波形式傳播，因而能激發(fā)結(jié)構(gòu)振動(dòng)向空中輻射噪聲，這種通過固體傳播的聲波叫固體聲。振動(dòng)會(huì)影響儀器設(shè)備的精度、功能和使用壽命，會(huì)造成事故。同樣會(huì)危害人的身心健康，甚至造成器官損傷。隔振就是就是將聲源與結(jié)構(gòu)之間形成彈性連接，實(shí)際上振動(dòng)不可能完全隔絕，故通常也稱為減振。5.隔振與阻尼5.1隔振5.1.1隔振技術(shù)概述5.1.1隔振技術(shù)概述2.隔振原理機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)存在一個(gè)周期性的力作用，從而使其產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)的機(jī)器通過基礎(chǔ)、連接構(gòu)件向四周傳遞。若在剛性連接之間安置彈簧或彈性襯墊組成彈性支座，由于支座可以發(fā)生彈性變形，起到緩沖作用，便減弱了機(jī)器對基礎(chǔ)的沖擊力，使基礎(chǔ)的振動(dòng)減弱；同時(shí)由于支座材料的阻力耗能，也減弱了傳給基礎(chǔ)的振動(dòng)，從而使聲輻射降低，這就是隔聲降噪的基本原理。隔振時(shí)使用的彈性支座稱作隔振器，相對于機(jī)械設(shè)備，其質(zhì)量可以忽略不計(jì)，看做只由彈性裝置和能量消耗裝置組成。隔振分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種類型，即從減小振動(dòng)的傳出或是保護(hù)儀器設(shè)備免受外接振動(dòng)的影響來劃分的。5.1.1隔振技術(shù)概述2.隔振原理5.1.1隔振技術(shù)概述3.傳振系數(shù)傳振系數(shù)又稱作“振動(dòng)傳遞率”、“隔振效率”。是表征隔振效果的常用物理量，通常記作T。它是通過隔振元件傳遞過去的力與總干擾力之比，即：T=傳遞力/干擾力。T越小通過隔振器傳遞過去的力越小，隔振效果越顯著，隔振性能越好。如果設(shè)備與基礎(chǔ)是剛性連接，則T=1，即干擾了全部傳遞給基礎(chǔ)，沒有隔振作用；如果在設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝隔裝置，使T=0.2，即傳遞過去的力只是干擾力的20%。因此，傳遞系數(shù)的理論計(jì)算是隔振理論的關(guān)鍵所在。4.隔振系統(tǒng)中的三個(gè)要素隔振系統(tǒng)中控制振動(dòng)及其傳遞的三個(gè)基本因素是：彈簧隔振器的剛度、被隔離物體的質(zhì)量、系統(tǒng)支撐及隔振器的阻力。5.1.1隔振技術(shù)概述3.傳振系數(shù)5.1.1隔振技術(shù)概述(1)剛度隔振器剛度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。一個(gè)設(shè)計(jì)正確的隔振系統(tǒng)支撐剛度計(jì)算最為重要，但彈簧及隔振器的剛度對物體振幅的影響不大。(2)質(zhì)量被隔離物體的質(zhì)量使支撐系統(tǒng)保持相對靜止。在確定的振動(dòng)力作用下，物體質(zhì)量越大，物體振動(dòng)越小。增大質(zhì)量還包括增大隔振底座的面積，以增大物體的慣性矩，可減小物體振動(dòng)，但質(zhì)量的增加并不能減小傳遞率。(3)阻力隔振系統(tǒng)的支撐阻力有以下的作用：在共振區(qū)，抑制共振振幅；減弱高頻區(qū)物體的振動(dòng)；在隔振區(qū)為系統(tǒng)提供了一個(gè)使彈簧短路的附加連接，從而提高了支撐的剛度，使傳遞率增大，因此阻力的作用有利也有弊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意。5.1.1隔振技術(shù)概述(1)剛度隔振器剛度越大，隔振效果5.1.1隔振技術(shù)概述5.沖擊隔離和周期性激振力的振動(dòng)隔離相似，對于脈沖沖擊也可以考慮隔離，也分為積極與消極兩類。積極的是隔離鍛壓機(jī)、沖床及其他具有脈沖沖擊力的機(jī)械，以減小其對環(huán)境的影響；消極的沖擊隔離是隔離基礎(chǔ)的脈沖沖擊，使安裝在基礎(chǔ)上的電子儀器及精密設(shè)備能正常工作，在艦船上的設(shè)備為了防止因爆炸引起的強(qiáng)烈沖擊而設(shè)計(jì)的隔離系統(tǒng)屬此。沖擊隔離可分為積極和消極沖擊隔離，二者原理相同，傳遞率估算也基本相同。一般沖擊傳遞與系統(tǒng)的固有頻率成正比，系統(tǒng)固有頻率越小，傳遞率越小，隔離支撐的阻力有一定的作用，阻力越大，傳遞率也越小。沖擊隔離與緩沖是有區(qū)別的緩沖是讓緩沖材料介于相互碰撞的物體之間，使碰撞的沖擊力要比直接碰撞低，如汽車緩沖器，飛機(jī)著陸架等。5.1.1隔振技術(shù)概述5.沖擊隔離5.1.2隔振元件理論上講，凡是具有彈性的材料均能作為隔振元件，但實(shí)際工程應(yīng)用上受到很多條件的限制，例如能否大量供應(yīng)，性能是否穩(wěn)定，使用壽命長短是否具有防水、防油、防火性能等。1.隔振器它是一種彈性支撐元件，是經(jīng)專門設(shè)計(jì)制造的具有單個(gè)形狀的、使用時(shí)可作為機(jī)械零件來裝配安裝的器件。最常用的隔振器可分為：彈簧隔振器，包括金屬螺旋彈簧隔振器、金屬蝶形彈簧隔振器、不銹鋼絲繩彈簧隔振器，金屬絲網(wǎng)隔振器，橡膠隔振器，橡膠復(fù)合隔振器以及空氣彈簧隔振器等。5.1.2隔振元件理論上講，凡是具有彈性的材料均能作為隔振5.1.2隔振元件(1)金屬彈簧隔振器是一種應(yīng)用廣泛的，適用頻率范圍1.5~12Hz的隔振器。其中螺旋彈簧隔振器應(yīng)用最為廣泛。金屬彈簧隔振器主要有鋼絲、鋼板、鋼條等制造成，通常用在靜態(tài)壓縮量大于5cm，或溫度和其他條件限制不允許采用橡膠等材料的地方。其主要優(yōu)點(diǎn)是彈性好，耐高溫、耐油、耐腐蝕、不老化，壽命長，固有頻率低，阻尼性能好，承載能力高等。缺點(diǎn)是對于一些阻尼系數(shù)較小的隔振器，容易發(fā)生共振，則很可能損壞機(jī)械設(shè)備，使用時(shí)應(yīng)精心設(shè)計(jì)，并在彈簧兩端加橡膠墊板或在鋼絲上粘附橡膠以提高阻尼。其次，金屬彈簧的水平剛度較豎直剛度小，容易產(chǎn)生晃動(dòng)，因而常須附加一些阻尼材料。5.1.2隔振元件(1)金屬彈簧隔振器是一種應(yīng)用廣泛的，5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件(2)橡膠隔振器適合于中小設(shè)備和儀器的隔振，適用頻率范圍4~15Hz。橡膠隔振器不僅在軸向，而且在橫向及回轉(zhuǎn)方向上均具有很好隔振性能。橡膠內(nèi)部阻力比金屬大得多，高頻振動(dòng)隔離性能好，隔聲效果也很好，阻力比為0.05~0.23。由于橡膠成型容易，與金屬也可牢固粘接，因此可以設(shè)計(jì)制造各種形狀的隔振器，而且重量輕，體積小，價(jià)格低，安裝方便，更換容易。其主要缺點(diǎn)是耐高溫、耐低溫性能差，普通橡膠隔振器使用的溫度為0~70°，易老化，不耐油污，承載能力較低。決定橡膠隔振器動(dòng)、靜剛度的因素：材料、硬度及形狀。決定橡膠隔振器性能的因素：橡膠的配方、硫化工藝。(橡膠隔振器從形狀分為：壓縮型、剪切型及復(fù)合型)5.1.2隔振元件(2)橡膠隔振器適合于中小設(shè)備和儀器的5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件(3)橡膠空氣彈簧隔振器依靠橡膠氣囊中的壓縮的壓力變化取得隔振效果，其工作固有頻率低0.1~5Hz、共振阻力性能好。缺點(diǎn)是價(jià)格高，承載能力有限，國內(nèi)產(chǎn)品較少，目前在一些設(shè)備上安裝的此類隔振器是阻力性能較好的國外產(chǎn)品。5.1.2隔振元件(3)橡膠空氣彈簧隔振器依靠橡膠氣囊中5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件2.隔振墊由具有一定形狀的軟材料構(gòu)成(橡膠墊、軟木、毛氈、海綿、玻璃纖維、泡沫)。一般無一定形狀尺寸，可拼裝。(1)橡膠隔振墊適用頻率：10~15Hz(多層<10Hz)；特點(diǎn)：高彈性、隔振沖噪性能，吸收能量(高頻)，易制造、安裝，易粘接。易受溫度、油污、溶劑影響，易老化，壽命5~8年。(2)毛氈適用頻率30Hz左右。其特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、易裝、易裁、易粘，防油，不易老化；防火、水能力差。變形在25%內(nèi)，載荷特性為線性，超過則為非線性。(3)玻璃棉適于機(jī)器、建筑基礎(chǔ)隔振。其特點(diǎn)：耐火防腐蝕，穩(wěn)定，但不防水。(4)泡沫塑料發(fā)泡后可具有壓縮性，其特點(diǎn)：軟的支撐裁裝方便，但載荷特性非線性，難以滿足要求。5.1.2隔振元件2.隔振墊5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件5.1.2隔振元件3.其他隔振元件(1)管道柔性接管在設(shè)備進(jìn)出口管道上安裝柔性接管是防止振動(dòng)傳遞出去的必要措施，柔性接管在空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵及柴油機(jī)上都有應(yīng)用。有橡膠、金屬兩大類。溫度低于100°C，壓力2.0MPa以下的液氣體傳輸管道用橡膠或帆布類柔性接管；高于上述值時(shí)，用金屬波紋管。(2)彈性吊架用于管道及隔聲結(jié)構(gòu)懸吊，可防止管道振動(dòng)傳給結(jié)構(gòu)。彈性吊鉤一般用金屬彈簧或橡膠塊作為彈性元件，前者工作時(shí)固有頻率可小于10Hz，后者為200Hz。(3)其他有用于管道下部支撐的彈性支撐；代替剛性連接的高彈性聯(lián)軸器；與隔振器并聯(lián)以增加支撐阻力的油阻力器；吸收單一頻率振動(dòng)能量以降低設(shè)備振動(dòng)的動(dòng)力吸振器。5.1.2隔振元件3.其他隔振元件5.1.2隔振元件表__常見隔振材料的性能比較

性能剪切橡膠金屬彈簧軟木玻璃纖維板氣墊最低自振動(dòng)頻率3Hz1Hz10Hz7Hz0.2Hz橫向穩(wěn)定性好差好好好抗腐蝕老化較好最好較差較好較好應(yīng)用廣泛程度廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用不夠廣泛手工部門應(yīng)用極少應(yīng)用施工與安裝方便較方便方便不方便不方便造價(jià)一般較高一般較高高5.1.2隔振元件表__常見隔振材料的性能比較性能剪切5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)1.隔振元件的選擇(1)頻率(1/2.5~1/4.5)。固有頻率f0≥20~30Hz，用毛氈、軟木、橡膠墊或較硬的隔振器；f0=2~10Hz，選彈簧、橡膠或復(fù)合隔振器；f0=0.5~2Hz，選彈簧或空氣彈簧隔振器。(2)載荷靜載荷應(yīng)為允許載荷的90%，動(dòng)、靜載荷之和不超過允許載荷。對于隔振墊，載荷是指單位面積上的載荷。多隔振器應(yīng)使載荷分布均勻，一邊選用相同型的隔振器。對隔振墊要求各部分的單位面積載荷基本一致。在任何情況下實(shí)際載荷不能超過最大允許載荷。在同一設(shè)備上，選擇的隔振器型號，不要超過兩種。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)1.隔振元件的選擇5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)2.隔振設(shè)計(jì)(1)步驟①首先測量和分析振源的振動(dòng)強(qiáng)度,可根據(jù)轉(zhuǎn)速或往復(fù)來確定干擾頻率,并確定所需振動(dòng)傳遞比(傳振系數(shù)T)；②根據(jù)現(xiàn)場的隔振要求，由干擾頻率和傳振系數(shù)，計(jì)算隔振系統(tǒng)的固有頻率以及靜態(tài)壓縮量(阻尼比按設(shè)備和減振類型估算)；③確定元件載荷、型號大小和數(shù)量，并根據(jù)設(shè)備總重和各支撐分擔(dān)質(zhì)量，選用和設(shè)計(jì)滿足承重、頻率要求的裝置；④驗(yàn)算隔振是否滿足設(shè)計(jì)要求，估計(jì)其降噪效果。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)2.隔振設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(2)傳振系數(shù)的確定傳振系數(shù)根據(jù)實(shí)測或估算得到的需隔振設(shè)備或地點(diǎn)的振動(dòng)水平、機(jī)器設(shè)備的擾動(dòng)頻率、設(shè)備型號規(guī)格、使用工況以及環(huán)境要求等因素確定。簡單隔振(質(zhì)量彈簧)系統(tǒng)的傳振系數(shù)由下式計(jì)算(無阻尼情況)：在隔振系統(tǒng)有阻尼的情況下，由下式計(jì)算：5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(2)傳振系數(shù)的確定5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(3)隔振元件承受的載荷、型號、大小和數(shù)量的確定。隔振元件承受的載荷，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的質(zhì)量、動(dòng)態(tài)力的影響以及安裝時(shí)的過載情況確定。設(shè)備均勻分布時(shí)，每隔隔振元件的載荷可由設(shè)備質(zhì)量除以隔振元件數(shù)目得出，隔振元件的型號和大小可據(jù)此確定。設(shè)備質(zhì)量均勻分布時(shí)，也可采用機(jī)座，并根據(jù)重心位置來調(diào)整各個(gè)隔振元件的支撐點(diǎn)。隔振元件的數(shù)量，一般宜取4~6個(gè)。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(3)隔振元件承受的載荷、型號5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(4)隔振系統(tǒng)的靜態(tài)壓縮比、頻率比、固有頻率的確定。①靜態(tài)壓縮量有傳遞系數(shù)、設(shè)備穩(wěn)定性、操作條件等要求確定，也可由實(shí)驗(yàn)室直接測量。②固有頻率固有頻率可根據(jù)隔振系統(tǒng)的傳遞系數(shù)、擾動(dòng)頻率以及頻率比確定，也可按下式估算：

(δ靜態(tài)壓縮量，cm)③頻率比f/f0頻率比中擾動(dòng)頻率，通?？扇≡O(shè)備的最低擾動(dòng)頻率。當(dāng)f/f0<1時(shí)，T≥1，無隔振作用；當(dāng)f/f0≈1時(shí)，共振且放大擾動(dòng)；當(dāng)f/f0>21/2時(shí)，T<1，隔振。一般頻率比去2.5~5。為獲得大壓縮量，f0>取2.5~3Hz，阻尼系數(shù)取0.1~0.2。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(4)隔振系統(tǒng)的靜態(tài)壓縮比、頻5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(5)隔振參量的驗(yàn)算隔振參量包括傳振系數(shù)T、靜態(tài)壓縮量δ、動(dòng)態(tài)系數(shù)以及隔振降噪量效果估算等。在實(shí)際工作中，由于大面積的振動(dòng)速度值與板附近的聲壓值較接近，一般可認(rèn)為板的振動(dòng)速度級Lv和附近的聲壓值相等，(6)阻尼比(ζ=C/Cc)與隔振的關(guān)系在f/f0<21/2的范圍內(nèi)，不起隔振作用，ζ↑→T↓，此時(shí)增大阻尼對振動(dòng)控制有較好的作用；在f/f0>21/2的范圍內(nèi)，ζ↓→T↓，這表明減小阻尼，振動(dòng)也隨著減小，反之增大阻尼對隔振有不良影響。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)(5)隔振參量的驗(yàn)算隔振參5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)以上分析表明：要取得比較好的隔振效果，首先必須保證，即設(shè)計(jì)比較低的隔振系統(tǒng)頻率。如果系統(tǒng)干擾頻率f比較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)很難達(dá)到的要求，則必須通過增大隔振系統(tǒng)阻尼的方法以抑制系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。此外，對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械如電動(dòng)機(jī)等，在這些機(jī)械的啟動(dòng)和停止過程中，其干擾頻率是變化的，在這個(gè)過程中必然會(huì)出現(xiàn)隔振系統(tǒng)頻率與機(jī)器擾動(dòng)頻率一致的情形，為了避免系統(tǒng)共振，設(shè)計(jì)這些設(shè)備的隔振系統(tǒng)時(shí)就必須考慮采用一定的阻尼以限制共振區(qū)附近的振動(dòng)。通常隔振器的阻尼比ζ在2~20%，鋼制彈簧ζ<1%，纖維墊ζ=2~5%，合成橡膠ζ>20%。5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)以上分析表明：5.1.3隔振元件選擇與設(shè)計(jì)表常見機(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)頻率

設(shè)備類型振動(dòng)基頻（Hz）風(fēng)機(jī)類1.軸的轉(zhuǎn)數(shù)2.軸的轉(zhuǎn)數(shù)×葉片數(shù)電機(jī)類1.軸的轉(zhuǎn)數(shù)2.軸的轉(zhuǎn)數(shù)×電機(jī)極數(shù)齒輪軸的轉(zhuǎn)數(shù)×