减振与隔振的概念

一、减振隔振的概念
减振是工程上防止振动危害的主要手段。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率,在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多,但费用昂贵,普通工程机械中应用较少。被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振。
为了防止或限制振动带来的危害和影响,现代工程中采用了各种措施,归纳起来有以下几条原则:
1.减弱或消除振源(主动减振)
这是一项积极的治本措施。如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的,可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。
2.远离振源(被动隔振)
这是一种消极的防护措施。如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间,以及运输繁忙的铁路、公路等。
3.提高机器本身的抗振能力(主动减振)
衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度,动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。动刚度越大,则机器结构在动态力作用下的振动量越小。
4.避开共振区
根据实际情况尽可能改变系统的固有频率(主动减振)或改变机器的工作转速(被动减振),使机器不在共振区内工作。
5.适当增加阻尼(阻尼吸振)
阻尼吸收系统振动的能量,使自由振动的振幅迅速衰减,对于强迫振动的振幅有抑制作用,尤其在共振区内甚为显著。
6.动力吸振(被动吸振)
对某些设备上的测量或监控仪表,采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针,提高测量精度。
7.采取隔振措施
用具有弹性的隔振器,将振动的机器(振源)与地基隔离,以便减少振源通过地基影响周围的设备,这就是主动隔振或积极隔振;或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离,使不受周围振源的影响,这就是被动隔振。
下面介绍隔振的基本理论。
被隔振的机器或设备与隔振器相比,可认为前者只有质量而不计弹性,后者是只有弹性和阻尼而不计质量,这样在只考虑单方向振动的情形下,可简化为单自由度隔振系统,如图14-16所示。图中m为机器或设备及底座的质量,k和c为隔振器的刚性系数和粘滞阻尼系数。
图14-16
如图14-16a所示,主动隔振的振源是机器本身的干扰力
。如果机器直接安装在地基上,则传递到地基的动载荷的最大值等于干扰力的最大值F0。如果机器与地基间装有隔振器,机器的强迫振动方程为
其振幅
这时机器通过隔振器传递到地基的动载荷为
则动载荷F N可表示为
被动隔振如图14-16b所示,此时机器所受的干扰力为
这里为基础的运动方程。
这两种情况下定义机器传递到地基的动荷载的最大值F
Nmax 与F
的比值K
表示隔振的效果,称为隔振系数或力传递率。因此
则上式可写为
(14-34)
当ζ=0时,K与频率比λ的关系为
(14-35)
由式(14-34),对应于不同的阻尼比ζ,可得出一系列的K随λ变化的曲线如图14-17所示。
图14-17
由此可见:
(1)不论阻尼大小,欲得隔振效果,即K<1,必须

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