湖大噪聲控制工程講義02噪聲控制技術(shù)-4隔振技術(shù)及阻尼減振

第四章隔振技術(shù)及阻尼減振4.1振動(dòng)對(duì)人體的影響和評(píng)價(jià)4.1.1振動(dòng)對(duì)人的影響振動(dòng)的干擾對(duì)人、建筑物及設(shè)備都會(huì)帶來直接的危害。振動(dòng)對(duì)人體的影響可分為全身振動(dòng)和局部振動(dòng)。全身振動(dòng)是指人直接位于振動(dòng)物體上時(shí)所受的振動(dòng)；局部振動(dòng)是指手持振動(dòng)物體時(shí)引起的人體局部振動(dòng)。人能感覺到的振動(dòng)按頻率范圍分為低頻振動(dòng)(30Hz以下)、中頻振動(dòng)(30-100Hz)和高頻振動(dòng)(1000Hz以上)。對(duì)于人體最有害的振動(dòng)頻率是與人體某些器官固有頻率相吻合(即共振)的頻率。4.1.2振動(dòng)的評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響比較復(fù)雜，根據(jù)人體對(duì)某種振動(dòng)刺激的主觀感覺和人的生理對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的各項(xiàng)物理量，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和某些國家推薦提出了不少標(biāo)準(zhǔn)，主要包括局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)、整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1981年起草推薦的局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO5349)見圖10-2。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8-1000Hz不同暴露時(shí)間的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度的允許值，用來評(píng)價(jià)手傳振動(dòng)暴露對(duì)人損傷危險(xiǎn)。從標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出，對(duì)于(加)速度值，8-16Hz曲線平坦，16Hz以上曲線以斜率每倍頻程上升6dB。人對(duì)(加)速度最敏感的頻率范圍是8-16Hz.整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1978年公布推薦(ISO2631)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了人在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境中的暴露基準(zhǔn)。振動(dòng)對(duì)人體的作用取決于4個(gè)參數(shù)：振動(dòng)強(qiáng)度、頻率、方向和暴露時(shí)間。圖中曲線為“疲勞-工效降低界限”，當(dāng)振動(dòng)暴露超過這些界限，常會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞及工作效率降低。圖9-3和圖9-4的適用頻率范圍是1-80Hz。由圖上可以看出，對(duì)于垂直振動(dòng)，人最敏感的頻率范圍是4-8Hz；對(duì)于水平振動(dòng)，人最敏感的頻率范圍在1-2Hz。低于1Hz的振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)許多傳遞形式，并產(chǎn)生一些與較高頻率完全不同的影響，可能與環(huán)境因素和個(gè)人經(jīng)歷有關(guān)。高于80Hz的振動(dòng)，感覺和影響主要取決于作用點(diǎn)的局部條件，目前還沒有建立80Hz以上的關(guān)于人的整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)由各種機(jī)械設(shè)備，交通運(yùn)輸工具和施工機(jī)械所產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)，對(duì)人們的正常工作和都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。我國有關(guān)部門已經(jīng)制定了《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070_88）和《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》（GB10071-88）4.2振動(dòng)控制的基本方法環(huán)境振動(dòng)傳播過程由振動(dòng)源、傳遞介質(zhì)、接受者三個(gè)方面構(gòu)成，振動(dòng)源主要有工廠振源、交通振源、建筑工地以及大地脈動(dòng)及地震等；傳遞介質(zhì)主要有：地基地坪、建筑物、空氣、水、道路、構(gòu)件設(shè)備等；接受者除人外，還包括建筑物及儀器設(shè)備等。振動(dòng)控制的方法主要是針對(duì)上述三個(gè)方面來的，特別是前面二個(gè)方面，主要的控制方法主要有以下幾個(gè)方面：減少振動(dòng)源的擾動(dòng)雖然振動(dòng)來源不同，但振動(dòng)的主要來源是振動(dòng)源本身的不平衡力引起的對(duì)設(shè)備的激勵(lì)。減少或消除振動(dòng)源本身的不平衡力(即激勵(lì)力)，從振動(dòng)源來控制，改進(jìn)振動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和提高制造加工裝配精度，使其振動(dòng)最少，是最有效的控制方法。防止共振振動(dòng)機(jī)械激勵(lì)振動(dòng)頻率，若與設(shè)備的固有頻率一致，就會(huì)引起共振，使設(shè)備振動(dòng)得更厲害。起了放大作用，其放大倍數(shù)可有幾倍到幾十倍。共振帶來的破壞和危害是十分嚴(yán)重的。可以采取以下措施來防止。選擇或改變系統(tǒng)振動(dòng)固有頻率，使系統(tǒng)遠(yuǎn)離外部激振力頻率；也可以改變外界對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)激振頻率，使之遠(yuǎn)離系統(tǒng)固有頻率；防止主機(jī)的擾動(dòng)特性和系統(tǒng)振動(dòng)特性間的不良配合；裝設(shè)輔助的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。如動(dòng)力吸振器、扭振減振器等；增加阻尼層，以增加能量逸散以降低共振振幅。3.采取隔振技術(shù)這主要是阻斷振動(dòng)的傳播，以前往往采用大型基礎(chǔ)、防振溝等來隔振，現(xiàn)主要采用在設(shè)備下安裝隔振元件—隔振器。它是在物體和基礎(chǔ)之間裝彈性支承，來減少和隔離振動(dòng)的傳遞，實(shí)現(xiàn)減振降噪的目的。按照傳遞方向不同，隔振可分為積極隔振和消極隔振兩類。積極隔振：積極隔振目的在于隔離或減小機(jī)械設(shè)備本身振動(dòng)通過基礎(chǔ)傳遞，隔振對(duì)象是設(shè)備本身，使周圍環(huán)境或建筑結(jié)構(gòu)不受機(jī)械振動(dòng)的影響。消極隔振：消極隔振的目的在于防止周圍環(huán)境振動(dòng)通過支座、機(jī)腳傳到需要保護(hù)的儀器、儀表，隔離對(duì)象是需要保護(hù)的精密車床或其他設(shè)備電子儀表、貴重設(shè)備、精密儀器等。采取阻尼減振降噪措施阻尼減振降噪技術(shù)充分利用阻尼的耗能機(jī)理，從材料等多方面發(fā)揮阻尼的減振降噪的潛力，提高工程和機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗振性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，降低噪聲。4.3隔振原理4.3.1振動(dòng)的傳遞和隔離畫出單自由度振動(dòng)系統(tǒng)模型。振動(dòng)系統(tǒng)的主要參量是質(zhì)量M、彈簧K、阻尼?、外激勵(lì)力F，y表示振動(dòng)在y方向的位移，由牛頓第二定律得到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：主要介紹公式的推導(dǎo)過程。4.3.2隔振效果的評(píng)價(jià)1.力傳遞率在研究振動(dòng)隔離問題時(shí)，人們最感閃趣的并不是振動(dòng)位移的大小，而是傳遞給基礎(chǔ)的擾動(dòng)大小。隔振效果的好壞通常用力傳遞率Tf來表示，它定義為通過隔振裝置傳遞到基礎(chǔ)上的力Ff的輻值Ff0與作用于振動(dòng)系統(tǒng)是的激勵(lì)力的幅值F0之比。然后講力傳遞率公式的推導(dǎo)過程，重點(diǎn)講振動(dòng)傳遞率曲線的5個(gè)部分。2.振動(dòng)級(jí)差：在工程中常用振動(dòng)級(jí)的概念。隔振處理后，其力的振動(dòng)級(jí)差為：3.隔振效率η4.3.3隔振元件隔振的重要措施是在設(shè)備下的質(zhì)量塊和基礎(chǔ)之間安裝隔振器或隔振材料，使設(shè)備和基礎(chǔ)之間的剛性聯(lián)結(jié)變成彈性支撐。工程中廣泛使用的有鋼彈簧、橡膠、玻璃棉毪、軟木和空氣彈簧等。1.金屬彈簧減振器優(yōu)缺點(diǎn)：類型：螺旋彈簧減振器的使用和設(shè)計(jì)程序：結(jié)合例題說明。2.橡膠減振器優(yōu)點(diǎn)：是具有一定的阻尼，在共振頻率附件有較好的減振效果，并適用于垂直、水平、旋轉(zhuǎn)方向的隔振，勁度具有較寬的范圍可供選擇。類型：這類減振器可分為壓縮型、剪切型、壓縮-剪切復(fù)合型。設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)和選用橡膠隔振器的關(guān)鍵是準(zhǔn)確估算其勁度和固有頻率，以滿足f/f0>和使承受載荷在其允許范圍內(nèi)。此外還應(yīng)注意，靜負(fù)荷時(shí)的最大壓縮量不應(yīng)超過原長(zhǎng)度的10%-15%，以保證一定的使用壽命。3.橡膠隔振墊隔振墊也是經(jīng)常采用的一種隔振元件。如橡膠、軟木、玻璃棉氈、巖棉氈等都可以用來做隔振墊，其特點(diǎn)是安裝使用方便，價(jià)格便宜，厚度自己控制。4.3.4阻尼減振1.結(jié)構(gòu)噪聲的防止定義：由金屬薄板結(jié)構(gòu)受激振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲也稱結(jié)構(gòu)噪聲。防止方法：1)加大殼體厚度，即增加單位面積質(zhì)量，則在相同激振力條件下，激發(fā)引起的振幅則變小而降低輻射強(qiáng)度。但這種簡(jiǎn)單地加大單位面積質(zhì)量的方法并不是經(jīng)濟(jì)合理的選擇。2)大面積薄板上多加“盤”，變呆減弱振動(dòng)的幅度；3)安全防護(hù)用罩殼，可用風(fēng)孔板，因板兩側(cè)的壓力平衡而不會(huì)輻射低頻噪聲。4阻尼減振。2.阻尼減振原理金屬薄板本身振動(dòng)很小，而聲輻射效率很高，降低這種振動(dòng)和噪聲，普遍采用的方法是在金屬薄板構(gòu)件上噴涂或粘貼一層高內(nèi)阻的粘彈性材料，如瀝青、