隔振簡版1211

1、第三章 振動污染及其控制主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、振動對環(huán)境的影響和評價一、振動對環(huán)境的影響和評價二、振動控制的基本方法二、振動控制的基本方法三、隔振和阻尼減振三、隔振和阻尼減振四、隔振設(shè)計與計算四、隔振設(shè)計與計算一、振動對環(huán)境的影響和評價一、振動對環(huán)境的影響和評價1 1）人能感覺到的振動頻率范圍在）人能感覺到的振動頻率范圍在1-100Hz1-100Hz；2 2）對人體反應(yīng)最強(qiáng)烈的振動頻率是與人體某些）對人體反應(yīng)最強(qiáng)烈的振動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的次聲波振動可能導(dǎo)致人的死亡；的次聲波振動可能導(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。振動可分為：穩(wěn)態(tài)振動、沖擊振動和無規(guī)則振動。振動可分為：穩(wěn)態(tài)振動、沖擊振動和無規(guī)則振動。振動對人及環(huán)境的影響：振動對人及環(huán)境的影響：n振動與噪聲密切聯(lián)系n振動頻率在20Hz-2000Hz范圍內(nèi)時，振動源同時也是噪聲源。n在可聽的頻率范圍內(nèi)，人能感覺到的振動頻率范圍為1-100Hzn振動能量向外傳播產(chǎn)生噪聲 直接向空中輻射空氣聲 通過結(jié)構(gòu)傳遞固體聲n對人體健康的危害振動頻率的影響：n低頻振動（30Hz以下）n中頻振動（30100Hz）n高頻振動（100Hz以上）人對頻率為2-12Hz的振動感覺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的次聲振動有可能引起人的死亡。n振動的振幅及加速度對人體的影響當(dāng)振動頻率較高時，振幅起主要作用；當(dāng)振動頻率較低時，加速度起主要作用。n振動對人體的影響與作用時間有關(guān)n振動對人體的影響與人的姿勢有關(guān)全身振動人直接位于振動物體上局部振動手持振動物體時引起的局部振動二、 振動的評價與標(biāo)準(zhǔn)n振動的評價振動的評價（一）振動的評價指標(biāo)位移速度加速度振動級一般用機(jī)械振動參數(shù)級來描述振動的強(qiáng)度，單位（dB）。在環(huán)境振動測量中，一般選用振動加速度級和振動級作為振動強(qiáng)度參數(shù)。n振動加速度級定義為：25262/101/10121/lg20sma

4、smaaaasmaaaLrefrefrefeerefea，國內(nèi)加速度參考值，國外，對簡諧運(yùn)動，加速度有效值，n振動級定義為修正的加速度級為修正值的振動加速度有效值；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，求其加速度級和振動級。 、 （1） 加

5、速度級 （2） 垂直振動級 （3） 水平振動級 GB10070-88 規(guī)定的城市各類區(qū)域鉛垂向 振級標(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控制方法:主要振動控制技術(shù)n1.1.控制振動源振動，即消振控制振動源振動，即消振n2.2.隔振隔振n3.3.吸振，又稱動力吸振吸振，又稱動力吸振n4.4.阻振，又稱阻尼減振阻振，又稱阻尼減振n 隔振，就是在振動源與地基、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)行時如果產(chǎn)生一個擾動力 n這個擾動力幾乎完全傳遞給地基，再通過地基向周圍傳播；n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)生的擾動力向地基的傳遞特性將發(fā)生改變；n設(shè)計合理時，振動傳遞將被降低，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隔振 ( 積極隔振 ) 和被動隔振（消極隔振）兩類。n主動隔振系統(tǒng)主動隔振系統(tǒng)，其隔振的目的是為了降低設(shè)備降低設(shè)備的擾動對周圍

7、環(huán)境的影響，同時使設(shè)備自身的振動減小。n被動隔振系統(tǒng)被動隔振系統(tǒng)，其隔振的目的是為了減少地基減少地基的振動對設(shè)備的影響，使設(shè)備的振動小于地基的振動，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。 隔振的評價隔振的評價 評價振動的強(qiáng)弱，通常用評價振動的強(qiáng)弱，通常用位移、速度、加速位移、速度、加速度度三個量來表示，該三個量有內(nèi)在的聯(lián)系。三個量來表示，該三個量有內(nèi)在的聯(lián)系。對于簡諧振動來說，振動的位移為：對于簡諧振動來說，振動的位移為：txxmsin其中：其中：X X振動的位移，振動的位移，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 相位相位振動速度振動速度和和加速度加

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)作自由振動時，其振動頻率只與系統(tǒng)的固有參量有關(guān)，而與振動的初始條件無關(guān)。n對于質(zhì)點(diǎn)振動系統(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、增強(qiáng)機(jī)械

9、與機(jī)械系統(tǒng)的動態(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)械振動所產(chǎn)生的聲輻射，降低機(jī)械噪聲。n (4) 可以提高各類機(jī)床、儀器等的加工精度、測量精度和工作精度。各類機(jī)器尤其是精密機(jī)床，在動態(tài)環(huán)境下工作需要有較高的抗振性和動態(tài)穩(wěn)定性，通過各種阻尼處理可以大大提高其動態(tài)性能。 n(5) 阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動的能力。在機(jī)械系統(tǒng)的隔振結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理地運(yùn)用阻尼技術(shù)，可以使隔振、減振效果顯著提高。 常用來表征常用來表征隔振效果隔振效果的物理量的物理

10、量傳振系數(shù)（振動傳遞傳振系數(shù)（振動傳遞系數(shù)或力傳遞率系數(shù)或力傳遞率）定義：定義：通過隔振元件傳遞的力與擾動力之間的比值，或傳遞的位移與擾動之間的比值 傳振系數(shù)越小傳振系數(shù)越小，說明通過隔振元件傳遞的振動越小，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，這時振動被放大了。 n在工程設(shè)計和分析時，通常采用理論計算傳遞系數(shù)的方法來分析系統(tǒng)的隔振效果，有時也采用隔振效率來描述隔振系統(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，可以得到無阻尼振動無阻尼振動系系統(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。對上式的討論對上式的討論: p109圖圖3-12（2 2）當(dāng)）當(dāng)f/ff/f0 01 1時，即干擾力的頻率時，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，說明隔振系統(tǒng)不，說明隔振系統(tǒng)不但不起隔振作用，反而但不起隔振作用，反而放大了振動放大了振動的干擾，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，即干擾力頻率大于隔振系統(tǒng)的時，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，即時，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，說明干擾力全部通過隔振，說明干擾力全部通過隔振裝置，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，也就是系統(tǒng)不起隔振作用時，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，表明增大阻尼對控制振動有好處；表明增大阻尼對控制振動有好處；（2）當(dāng)當(dāng)f/ff/f0 02 21/21/2時，也是設(shè)計隔振裝置經(jīng)?？紩r，也是設(shè)計隔振裝置經(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，阻尼對隔振效果有不良的影響。越好，阻尼對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)計較低的設(shè)計較低的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，此時可采取時，此時可采取增加阻尼增加阻尼來限制來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)荷時要比有負(fù)荷時振動大，是何原因？拖拉機(jī)空負(fù)荷時要比有負(fù)荷時振動大，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)荷時時固有頻率固有頻率要要比比設(shè)計的固有頻率設(shè)計的固有頻率f f0 0大，所以大，所以f/ff/f0 0的值比的值比設(shè)設(shè)計值計值小，因此小，因此空負(fù)荷空負(fù)荷時時