第七章噪声控制技术——隔振.ppt

* * 振动的隔离 一．隔振原理 隔振分为主动隔振（积极隔振）和被动隔振（消极隔振）。 主动隔振是将振源与支持振源的基础隔离开来。如下图a. 被动隔振是将需要防振的物体与振源隔开。如在精密仪器的底下垫上橡皮垫或泡沫塑料，将放置在汽车上的测量仪器用橡皮绳吊起来等。被动隔振的力学模型如下图b 第七章 噪声控制技术——减振与隔振 * * 主动隔振装置及简化力学模型 b a * * 被隔振的设备和隔振器相比，可以认为前者是只有质量没有弹性的刚体，后者是只有弹性和阻尼而质量可以忽略不计。这样对于只考虑一个振动情况，可简化为下图 所示的单自由度隔振系统。图中的m为被隔振的设备及其安装台座的质量。分别为弹簧的刚度及阻尼器的阻尼系数。 单自由度振动系统 * * 积极隔振 积极隔振的振源是机械设备本身的源振力 ，设未隔振时（即与基础刚性联接，k趋于无穷）传给基础的动载荷为F。当有弹性元件的隔振时，传给基础的动载荷为N，则N与F的比值 表示隔振效果，称为隔振系数 （传递系数）。有时也用隔振效率表示。 * * 单自由度受迫振动系统的运动方程已给出，隔振后传给基础的动载荷N等于弹性的动载荷kA，和通过阻尼的动载荷（ ）的合力，对于单自由度振动系统来讲，力（kA）与（ ）之间有90o相位角。因而合力 * * * * 由上式计算可得隔振系数的关系曲线。由图可知 主要与设备激振频率 ，隔振系统固有频率 及系统的阻尼有关 隔振系数变化曲线 * * 无论阻尼大小，只有当频率比 时， ＜1，才有隔振效率，而且随着 的增加，意味着 （ ）减小。可采取加大设备质量m或减小隔振器刚度k来达到。若刚度太小隔振系统稳定性差，实际中取 ＝2.5－5已足够。 增大阻尼可减小在起动和停车过程中经过共振区间的最大振幅，但在 时， 却增大，隔振效果变差。故阻尼选取应考虑这两方面的要求。 由于一般隔振材料的阻尼系数不大，钢弹簧为0.01-0.05；空气弹簧为0.1-0.4。橡胶为0.15-0.3。故在 ＝2.5-5的范围内计算隔振系数时，工程设计中常不考虑阻尼的影响。即令 ＝0，有 * * 由上式可一目了然，在忽略阻尼时，当 时，产生共振；当 ＝ 时， ＝1，此两种情况时，隔振器均无作用；当 ＞ 时， ＜1，隔振器产生作用，即固体声传播减小。 隔振系数 与固体声衰减量 的关系为 由上式可知，采取隔振措施后，当设备振动减小到原来的1/2时，设备振动能量的传播降低6dB * * 消极隔振 对于消极隔振的振源是基础的振动。隔振效果用设备隔振后的振幅（或振动速度、加速度）与振源的振幅（或振动速度、加速度）的比值 表示，也称隔振系数。若振源为基础的垂直简谐振动 ，则消极隔振系统的隔振系数 的计算与积极隔振的计算相同。 * * 二、隔振设计步骤 通过计算，测量或根据统计算资料，确定被隔振的机械设备所受到的激振振源的大小，方向，频率和频谱。 确定被隔振的机械设备尺寸，重心和中心主惯性轴的位置，计算其质量和惯性矩。重心位置应尽可能低。 按频率比 ≥2.5－5的要求，计算隔振系统的固有频率（若振源不单一，则取激振频谱中 的最低分量，然后根据计算出的隔振系统的固有频率，计算隔振器的刚度（多自由度计算 的最高频率部分的刚度） 计算机械设备工作时的振动振幅（最大工况下测量）验算隔振效率，如不满足应调整参数。 选择隔振器的类型，并考虑其安装和配置，进行隔振器的尺寸计算和结构设计。 * * 三、隔振器的布置与选择 隔振器的布置型式 常用的支承式和悬挂式两种如下图 支承式隔振布置 悬挂式隔振方式 * * 隔振器的设计和选择 从理论上讲凡具有弹性的材料均可作为隔振器，但往往受到性能，寿命，耐热，防油等因素限制，工程上实际应用的隔振器分为两大类。 一类是防振垫层。它利用弹性材料本身的自然特性，形状尺寸按需要拼排或载切而成。常用的有毛毡，软橡皮，海棉，玻璃纤维等。 另一类是专用隔振器，使用时可作为机械零件装配。常见的有金属弹簧隔振器，阻尼材料隔振器（橡胶隔振器）和由二者合成的隔振器及空气弹簧隔振器等。