第十章隔振技術(shù)與阻尼減振第十章隔振技術(shù)與阻尼減振1主要內(nèi)容：一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)二、振動(dòng)控制的基本方法三、隔振原理四、隔振設(shè)計(jì)與計(jì)算五、阻尼減振主要內(nèi)容：一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)2一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)1）人能感覺(jué)到的振動(dòng)頻率范圍在1-100Hz；2）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；3）低于2Hz的次聲波振動(dòng)可能導(dǎo)致人的死亡；4）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)對(duì)人及環(huán)境的影響：一、振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響和評(píng)價(jià)1）人能感覺(jué)到的振動(dòng)頻率范圍在1-3振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人影響情況（總概括）：（1）振動(dòng)的“感覺(jué)閾”（2）振動(dòng)的“不舒適閾”（3）振動(dòng)的“疲勞閾”（4）振動(dòng)的“危險(xiǎn)閾”和“極限閾”振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人影響情況（總概括）：（1）振動(dòng)的“感覺(jué)閾”4ISO5349標(biāo)準(zhǔn)（局部振動(dòng)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(lái)評(píng)價(jià)手傳振動(dòng)暴露對(duì)人損傷危害。ISO2631標(biāo)準(zhǔn)（整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）：規(guī)定了人在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境（頻率范圍1-80Hz）中的暴露基準(zhǔn)（含垂直振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)和水平振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)）。ISO5349標(biāo)準(zhǔn)（局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）：ISO2631標(biāo)準(zhǔn)（整體5我國(guó)的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》（GB10071-88）我國(guó)的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB100706二、振動(dòng)控制的基本方法1）減少振動(dòng)源的擾動(dòng)（減少非平衡力、改進(jìn)工藝）2）防止共振（改變外擾頻率或系統(tǒng)振動(dòng)頻率）3）采用隔振技術(shù)（控制振動(dòng)傳遞，如防振溝、隔振器等）振動(dòng)源傳遞介質(zhì)接受者二、振動(dòng)控制的基本方法1）減少振動(dòng)源的擾動(dòng)（減少非平衡力、改7三、隔振原理

評(píng)價(jià)振動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用位移、速度、加速度三個(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：其中：X－振動(dòng)的位移，mXm－振幅，即最大的位移，mω－角頻率，等于2πfφ－相位三、隔振原理評(píng)價(jià)振動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用位移、速度、8振動(dòng)速度和加速度分別為位移的一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)數(shù)，即：振動(dòng)速度和加速度分別為位移的一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)數(shù)，即：9常用來(lái)表征隔振效果的物理量－傳振系數(shù)（力傳遞率）定義：通過(guò)隔振元件傳遞過(guò)去的力的幅值與總的干擾力的幅值之比，即：系數(shù)越小，隔振元件傳遞的力越小，隔振效果越好。常用來(lái)表征隔振效果的物理量－傳振系數(shù)（力傳遞率）定義：通過(guò)隔10振動(dòng)級(jí)：隔振效率：如：當(dāng)干擾力通過(guò)隔振系統(tǒng)后，其振幅降低到原來(lái)的1/10時(shí)，即T＝0.1，則干擾力的振動(dòng)級(jí)降低了20dB.傳振系數(shù)越小，隔振效率越高。振動(dòng)級(jí)：隔振效率：如：當(dāng)干擾力通過(guò)隔振系統(tǒng)后，其振幅降11

⑴對(duì)于一個(gè)單向自由振動(dòng)（不考慮體系阻尼），則體系的固有頻率為：

假設(shè)在這一振動(dòng)系統(tǒng)上加一個(gè)垂直的干擾力F＝F0sinωt，在忽略阻尼的情況下，該振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：

其中，式中第一項(xiàng)為振動(dòng)物質(zhì)的慣性力，第二項(xiàng)為彈簧彈性力，右邊為周期性的干擾力。⑴對(duì)于一個(gè)單向自由振動(dòng)（不考慮體系阻尼），則12結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無(wú)阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的力傳遞系數(shù)：其中：f為干擾力頻率，f0為系統(tǒng)的固有頻率。對(duì)上式的討論：（1）當(dāng)f/f0＜＜1時(shí)，即干擾力的頻率遠(yuǎn)小于隔振系統(tǒng)的固有頻率，在書(shū)中圖12-4中的AB段的T≈1，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。結(jié)合傳振系數(shù)的定義，可以得到無(wú)阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的力傳遞13（2）當(dāng)f/f0＝1時(shí)，即干擾力的頻率等于或接近隔振系統(tǒng)的固有頻率，即BC段的T＞1，說(shuō)明隔振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而放大了振動(dòng)的干擾，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。（3）當(dāng)f/f0＞21/2時(shí)，即干擾力頻率大于隔振系統(tǒng)的固有頻率的21/2倍，即CD段的T＜1，隔振系統(tǒng)才真正起隔振作用。（2）當(dāng)f/f0＝1時(shí)，即干擾力的頻率等于或接近隔振系統(tǒng)的固14

⑵當(dāng)考慮體系有阻尼情況時(shí)，即在體系中安裝阻尼器，如橡皮墊等，則體系的傳振系數(shù)為：其中：ξ＝δ/δ0，即系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比,臨界阻尼系數(shù)δ0＝4πmf0⑵當(dāng)考慮體系有阻尼情況時(shí)，即在體系中安裝阻尼器，15討論傳振系數(shù)T與ξ的關(guān)系：（1）當(dāng)f/f0＜21/2時(shí)，即圖中AB和BC段，也就是系統(tǒng)不起隔振作用甚至發(fā)生共振作用的范圍，ξ越大，則T值越小，表明增大阻尼對(duì)控制振動(dòng)有好處；（2）當(dāng)f/f0＞21/2時(shí)，即圖中CD段，也時(shí)設(shè)計(jì)隔振裝置經(jīng)?？紤]的范圍，ξ越小，則T值越小，表明阻尼越小越好，阻尼對(duì)隔振效果有不良的影響。討論傳振系數(shù)T與ξ的關(guān)系：（1）當(dāng)f/f0＜21/2時(shí)，即圖16綜合上述兩種討論，可知：1）欲得到好的隔振效果，必須設(shè)計(jì)較低的f0，并且只有當(dāng)f/f0＞21/2，才能獲得好的隔振效果；2）如果干擾頻率f比較低，或者因其他原因，只能做到f/f0＜21/2時(shí)，此時(shí)可采取增加阻尼來(lái)限制干擾力的放大作用。綜合上述兩種討論，可知：1）欲得到好的隔振效果，必須設(shè)計(jì)較低17實(shí)際應(yīng)用舉例：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？答：由于空負(fù)荷質(zhì)量小，則空負(fù)荷時(shí)固有頻率要比設(shè)計(jì)的固有頻率f0大，所以f/f0的值比設(shè)計(jì)值小，因此空負(fù)荷時(shí)傳振系數(shù)比設(shè)計(jì)值大，因此拖拉機(jī)空負(fù)荷時(shí)要比有負(fù)荷時(shí)振動(dòng)大。實(shí)際應(yīng)用舉例：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18四、隔振設(shè)計(jì)與計(jì)算

隔振元件（隔振器或隔振材料）：1、鋼彈簧（螺旋彈簧、板條彈簧）2、橡膠3、玻璃毛氈4、軟木5、空氣彈簧四、隔振設(shè)計(jì)與計(jì)算隔振元件（隔振器或隔振材料）191.螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)程序①確定機(jī)器設(shè)備的重量W、激振力頻率f、預(yù)期的隔振效率η、安裝支點(diǎn)的數(shù)目N；②根據(jù)相關(guān)圖表(P212圖10-8)，由激振力頻率f和按設(shè)計(jì)所要求的隔振效率η查的螺旋彈簧的靜態(tài)壓縮量x；③由下式確定選用彈簧的勁度KK=W/Nx④根據(jù)彈簧的勁度K，從生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄中選擇或是自行設(shè)計(jì)委托加工制造。1.螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)程序①確定機(jī)器設(shè)備的重量W、激振20螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)及計(jì)算①確定彈簧條直徑d

C—彈簧圈直徑D與彈簧條直徑d比值，即D/d=4～10K—系數(shù)，k=（4C+2）/（4C-3）W0—一個(gè)彈簧上的載荷，Nr—彈簧材料的容許扭應(yīng)力，對(duì)綱彈簧，取4×104N/cm2②確定彈簧有效工作圈數(shù)n0

n0=Gd4/8KD3d=1.6√kW0C/r螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)及計(jì)算①確定彈簧條直徑dn0=Gd421螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)及計(jì)算③確定彈簧的全部圈數(shù)n

n=n0+n’當(dāng)n0＜7時(shí)，n’=1.5；當(dāng)n0＞7時(shí)，n’=2.5④計(jì)算未受載荷的彈簧高度HH=n

d+（n-1）d/4+x⑤驗(yàn)算未受載荷的彈簧高度H與彈簧圈直徑D的比值是否滿(mǎn)足H/D≤2螺旋彈簧減振器設(shè)計(jì)及計(jì)算③確定彈簧的全部圈數(shù)n222.橡膠減振器設(shè)計(jì)①確定橡膠材料的厚度d；d=xEd/δ②確定所需要的面積SS=P/δX-最大靜態(tài)壓縮量Ed–橡膠的動(dòng)態(tài)彈性模量δ-橡膠的允許負(fù)載,kg/cm2P-機(jī)組重量,kg2.橡膠減振器設(shè)計(jì)①確定橡膠材料的厚度d；23五、阻尼減振

1、阻尼減振原理金屬薄板受激發(fā)振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，金屬薄板本身的阻尼很小，因此聲輻射效率很高。降低這種振動(dòng)和噪聲，普遍采用在金屬薄板構(gòu)件上噴涂或粘貼一層高內(nèi)阻尼材料，如瀝青、軟橡膠、高分子材料。當(dāng)金屬薄板振動(dòng)時(shí)，由于阻尼作用，一部分振動(dòng)能量變?yōu)闊崮?，從而使得振?dòng)和噪聲降低。五、阻尼減振1、阻尼減振原理24五、阻尼減振

2、阻尼材料⑴基料：如瀝青、橡膠、樹(shù)脂等⑵填料：如膨脹珍珠巖粉、石棉絨、石墨、碳酸鈣、硅石等⑶溶劑：如汽油、醋酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等五、阻尼減振2、阻尼材料25五、阻尼減振

3、阻尼減振措施⑴自由阻尼結(jié)構(gòu)：將一定厚度的阻尼材料粘合或噴涂在金屬板的一面或兩面形成阻尼層