机器隔振与隔振器的选用

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1、r 灿两灿介 今 灿两 振动控制技术 八今 灿两咋 ”“技术 勺门伊、 八户钾 . 知, 盛 芝芝 仁 机器隔振 与隔振器的选用 上海交通大学严济宽 无锡 减震器厂 蔡铿 随着科学技术的日益发展 , 机器功率 和转速的不断提高 。 在现代工 程技术中振动 已成为 一个非常普遍的 问题 , 它不仅影响到建筑结构的 强度 ;机械设备的寿命; 仪表 、 器械的 使用 ; 操作人 员的工作 , 而且还破坏了安静舒适的环境 , 产生令人厌恶 的结构性噪声 , 严重地影响 着人们的正常生活 。 因此振动的危害已越来越引起人 们的高度重视 。 现行的减小和控 制 振动 的方法 , 可归纳为以下 三类 : 1

2、 . 减小扰 动一一减小或消除振动 源的激励 。 如采用各种平衡方法来改善机器 的平衡性能 ; 严 格遵守质量检验 制度 , 提高制造精度及安装时 的对中质量 , 控制安装间隙;对具有较大辐 射表 面 的薄壁结构 , 敷上 必要涂料增加阻尼 , 以减弱声振动的 激励等 。 2 . 防止共振一一防止或减小设备 、 结构对振动的 响应 。 如改变系统的固有频率(改变 构件 的主 要尺寸 ;采 用局部加 强结构等); 改变振源的扰 动频率(改变机器的转速 , 采用不同的浆叶 数等 ); 防止机器的扰动特 性和结构的振 型特性间 的不良配合 ;增加阻尼 以增加能 量逸散降低 二一 一 以切 t 一甲

3、少 m m m m m Q) b, 图 1 隔振系 统 原理 简图 共振幅度等 。 3 , 采取隔振措施一一减小或 隔离振动 的传递 。 按照传递 方向的不同 , 又可 分为这样两种 : (1 )积极隔振一一减小 由物体扰 动而 引起的振动 。 目的 在于 隔离振源 。 如 动力机器 、 回转 机械的隔 振 。 2消极隔振一一减小 由基座运动而引起的振动 , 目的在 于隔 离响应 。 如贵重设备 , 精密仪 器的 隔振 。 由子采取 隔振措施 时 , 不需要对机器 、 设备及建筑 、 结构作任何变动 , 省钱省事 。 特别 对于噪声 的控制 甚为有效 , 因此目前这种方法已获普遍 推广 。 本

4、文主要介绍它的设计原理及 具体方法 。 图1示出了隔振系统系统 的原理 简图 。 图 中(a )为积极隔振 , 它是防止机械设备本身的扰 动(振动)通过其机脚 、 支座传至基楚或基座的 , 目的在 于隔离或减小动力的传递 , 使周 围环 境及建筑物不受这种机器振动的影响 ;图中(b )为消极隔振 , 它是防止周 围环境的扰动(振动) 通过支座 、 机脚传到需要保护 的器具 、 仪表的 , 目的在于 隔离或减小运动的传递 , 使精密的 仪 器仪表 、 贵重设备不受这种基础 振动的影响 。 这两种 隔振的概念虽然不同 , 但实施的方法却是一样的 , 都是通过在物体和基座间装设 弹性支承来实现的 。

5、 弹性支承的作用在于 : 它具有一定的 刚度(弹性) , 因此在振动时有一和振 动位移成正比的恢复力 , 它又有一定的阻尼 , 因此在振动时有一和振动速度成正比的阻 尼力 , 处理得好在积极隔振中可使作用到基座上的 这两种力的矢量和 、 也即是传递到基座上 的传递 力变得很小 , 而周期性的扰动 力则由物体振动时 的惯性力部分地或绝大部分地抵消 , 从而达 到隔振的目的 。 而在消极隔振中 , 良好的设计可使大部分的基座振动都由弹性支承来吸收 。 理论证明 , 不管是那 一种 隔振设计 , 其隔离效果的好坏 , 都可用同一参数振动传递 率(或称绝对传递系数)(TA)来表示 。 它代表通过弹性支

6、承传给基座的传递力的幅值( Fo T)和 物体本身扰动力的 幅值(F 。 )之比;或弹性支承物体的振 动幅值(x 。 )和基座本身振 动幅值(U 。 ) 之比 。 用公式表示则为 : 二 _ 加 _ 茎旦 通一 厂。 一 U Oj -r一 1+(2 . 一孕 一四 一) : 七c仍 。 丫 1一 它是频率比 了 - 旦 二 _一 业动 . 纽生一、 、 。 。 系统固有频 率/ 及阻尼 比 + ( 2会 黝 (1) 二 !礴器孰)的函数 , ” 用图形表 示则如图 2 所示 。 式(1 )中的 。 是园频率(弧度 /秒) , 它和一般习惯使用 的分频率 F( 次 /分 )或 秒 频率 f (次

7、/秒或赫芝)之间有如下关系 : F二互 卿 _ 2兀 f =. 厄不 二 9 。 55田 ( ep m) 二0 . 1 5 90 (HZ) (2) 表 1给 出了一般常见的机械设备工作时所产生的 主要扰动频率 , 可 供设计时参考 。 滋 . 劝钱通率丁、 曰曰曰曰曰一 一日 日 日日翎 翎卜一习 习习 引引引 月月日 日田 田 一一一一 匡口口 门 门门 门 !阅阅毛 卜甲。 一 。 。 。 l l l 丁 习 习 可门门 二二二二 门 门口 口门 门 l 旧旧卜 o写写写 尸一 下下 口口口口口口口口矛 i i i n n n n n n n刁刁门门刁刁 日日日日日日口口 日日眼眼货 o

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9、l枯丫 丫习习夕门门 门门口 口丁 丁 口 口 1 lW WW队) ) )阅 阅 门 门雨 雨 口口口 口口口 口口 , 瓜瓜 、 、 门门阅 阅 门门m m m 巨巨巨巨巨口口口口 口口 :切切 蚁 画画口口 困困 口口田田 日日日日日日日日日 队队洲洲闷闷闷闷水水 l l l 飞飞冬冬 、 、 、 、 、 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 曰曰曰 曰日 日 日日斗十十 . 司司曰

10、 曰日 日日日日日田 田 一一一一一一一一一一一一一一一一 巨巨巨巨二二压二二口 口口 口 l 刀刀刀 八I 、 刁 刁二 二口 口区 巨巨巨巨二二厂二二口 口口 口l ; 一一一 又困困囚 囚口口囚 囚工 工 口口口口口口 口口 口口口l ! ! ! ! ! 匹! ! !口 口曰曰日 日田 田 口口口口口口 口口口 口口 l l l l l 曰曰囚 囚困困口口田田 口口口口口日日日日 尸尸 ! ! ! ! ! ! !囚囚困困 圈圈田 田 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 闪闪 、 、 才才产产产产产产产产产产产产产产产产 1 1 1 ! ! ! ! ! !

11、 ! ! ! ! ! 不不 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 二二二二二二二二二二二二二二二二 fOO (名, 80 0 。 _ 翻牛元饮 补夭 图 2 振动传递率曲线 表 1 常见的机械设备的主要扰动颇率 种 ” ; ” 类 ” 扰动频 机 轴转数 , 轴转数 、 叶数 机 轴转数 ; 轴转数 、 极数 齿轮传 动 设备 轴转数 齿数 , 齿的弹性振动(频率极高) 滚动轴承 J 轴转数 X l/2( 滚珠数 ) 压气机 轴转数及二次以上的振 动频率 四冲程 柴 油机 二冲程柴油机 轴转数 ,轴转数的倍数

12、,轴转数x l /2 (气缸数 轴转数 , 转轴数的倍数 , 轴转数 x 气缸数 变压器 交流 周 波, X Z 由图 2 可以看出 : (1) . 不论阻尼比( C /C C )多大 , 只有当频率比( 0 加 。 )了百时 , T 人才小子 1 。 因此要达到隔 振目的 , 弹性支承固有频率的选择必需满足( 。 /。 。 )亿万的条件 , 这一点至为重要 。 I 7 ()2当( 。 / 0 。 ) 亿百时 , 随着频率比的不断增大 , T人 值也越来越小 , 亦即隔振 效果越 来 越好 。 但( 。 /。 . )值也不宜过大 , 因为( 。 /。 。 )值大 , 即意味着弹性支承 要设计得

13、很 柔 软 , 静 挠度要很大 , 相应地体积就要做得很大 , 业且装置的稳定性也差 , 容易摇晃 。 另一方面 , 当 ( 。 /。 。 )之5后 , T A 值的变化业不明显 。 这在隔振效率 II“(1一T A) 10 0%的曲线上看得最 明显 , 当( 0 /。 。 )值大过5后 , I曲线几乎趋近于水平 , 这表明 即使将弹性支承设计得更软 , 也不能指望隔振效果有显著的改善 。 故一般实际采用的( 。 加 。 )值常在2 . 54 . 5之间 , 相应 的 隔振效率约为(8 09 5)% 。 如果确实由于其他原因只能将( 。 / 。 。 )值设计得SHP 10HP 15一50HP

14、60一15 0HP 5 备一 毛 一 争 一统一一置魏一机一一备 飞 沦 峪 一一耀设一洲一瑰一机能一 一一冻一设一汽 毛 几一鉴 一 怪 鑫冻 一 种 一筑一 系初 一 塔 一 器装知一冷一节一 几 呈 豺一大一 . 节 李冷 一 汁 一 弱 一风电一一 粼一试一酮一 厂 路 黔一 却 一 凝气肚一心一气一 亘 ,划 一绝一 珍 去 一刹一犷一通一一闭擎 斜一 离 一 空 一 旬 管 弹一 冷 一 换冷 3 . 按建筑物用途 区 分 场所 只考虑隔声场所 一般场所 须注意的场所 特别注意的场所 振 动传递率T A%) 工厂 、 地下室 、 仓库 、 车库 办公室 、 商店 、 食堂 80一1

15、50 20一40 旅馆 , 医院 、 学校 、 会议室 、 教堂5一20 播音室 、 音乐厅 、 高层建筑上层 1一5 振动传递率是隔 振设计中一个极其 重要的参数 。 在评定弹性支承的隔振效果 时 , 有时还 会遇到其他一些技术指标 , 诸如 隔振效率(它代表当采用隔振措施后扰动力降低的百 分数 , 多 用 于积极隔振) 、 幅降倍数(它代表当采用隔振措施后物体振幅降低的倍数 , 多用于消极隔振) 隔声系数(它代表当采用隔振措施后振动级降低的程度 , 用以评定结构噪声的减弱情况 , 常 用分贝表示)等 。 它们都是振动传递率T 人的 函数 , 其间的关系有如表 3 所示 。 表 3 各种衰减指标相互关系对照表 衰减 二 赢 TA 鬓黑 。 / u 。 一 I二 :;: . : 。% C/C :臀 C/C N 二 :翠: ) 。/。 。 /。 月 = f/f n二 F/