振動污染防治工程原理

復(fù)習(xí)要求：

1、掌握振動隔離的基本方法和提高隔振效率的基本原則。

2、了解阻尼減振的基本方法。

一、振動隔離的基本原理

1、隔振措施分類

隔振定義:是指在振動與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)與需要防振的機(jī)器設(shè)備之間安裝具有一定彈性性質(zhì)的裝置，使得振動源與基礎(chǔ)之間或設(shè)備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，從而達(dá)到減振降噪的目的。

隔振可以分為兩類：一類是積極隔振，另一類是消極隔振。

2、隔振原理

幾個基本術(shù)語：

(1)激振頻率：也稱擾力頻率，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力頻率，單位為赫茲( )，用符號 表示;有時用圓頻率表示，符號為 ， 。

(2)隔振系統(tǒng)固有頻率：隔振器的工作頻率，用 或 來表示。 。

(3)干擾力：也稱擾力，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力。

(4)傳遞力：指擾力在通過隔振系統(tǒng)后傳遞過去的力。

(5)頻率比：指干擾力頻率和隔振系統(tǒng)固有頻率的比值，用 表示， 。

(6)阻尼比：即阻尼系數(shù)之比，用 表示， 。其中 為阻尼器的阻尼系數(shù); 為隔振系統(tǒng)的臨界阻尼系數(shù)，即外力停止作用后，使系統(tǒng)不能產(chǎn)生振動的最小阻尼系數(shù)。

系統(tǒng)隔振的基本原理：

振動系統(tǒng)的類型按運(yùn)動自由度劃分有單自由度振動和多自由度振動兩類;按照有無阻尼可劃分為有阻尼振動和無阻尼振動兩類;按有無外力的作用可劃分為受迫振動和自由振動兩類。從隔振角度出發(fā)，其隔振的基本原理有其共性。單自由度振動系統(tǒng)是最簡單的振動系統(tǒng)，但它卻包含了振動及其控制原理及其多數(shù)實(shí)踐中的常見內(nèi)容。因此，這里以單自由度振動系統(tǒng)為例，簡單地說明隔振設(shè)計的基本原理。

單自由度系統(tǒng)模型，它由質(zhì)量為 的質(zhì)量塊和彈性系數(shù)為 的彈簧組成。系統(tǒng)受到的干擾力為 ，傳遞力為 ，則此隔振系統(tǒng)的固有頻率為：

當(dāng)不考慮系統(tǒng)的阻尼時，系統(tǒng)的運(yùn)動方程式為： ，其穩(wěn)態(tài)解為： 令 ，則通過隔振系統(tǒng)傳遞給地基的干擾力為： 定義主動隔振的傳遞比T為傳遞基礎(chǔ)的力幅 與擾力力幅 之比： 由上式可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng) 時，即 時，隔振系統(tǒng)的振動傳遞比在理論上為無窮大，此時非但不能隔振反而使振動加劇，這顯然不是設(shè)計者所期望的。

當(dāng)隔振系統(tǒng)存在阻尼時，通常不會出現(xiàn)這種情形。在考慮系統(tǒng)阻尼時，隔振系統(tǒng)的運(yùn)動方程為：

引入臨界系數(shù) 和阻尼比 ，則方程的解為：

式中 ，是傳遞干擾外力的相位差。有阻尼時，阻尼元件也會傳遞振動，傳遞力為 ，通過隔振系統(tǒng)傳遞的干擾力為 。在穩(wěn)態(tài)下有：

傳遞干擾力的幅度為： 振動傳遞比為： 與無阻尼時振動傳遞比公式比較可發(fā)現(xiàn)，有阻尼時，系統(tǒng)即使出現(xiàn) 的狀態(tài)，隔振系統(tǒng)的振動傳遞比將不再為無窮大，此時的傳遞比由阻尼的大小決定。

3、隔振效果的評價、提高隔振效率的原則

(1)振動傳遞比T

振動傳遞比T的概念為通過隔振元件的力與擾動力的比值(主動隔振)，或被隔振設(shè)備的位移與擾動源位移的比(被動隔振)。 振動傳遞比T與隔振效果之間關(guān)系的簡要分析：

①若 ，表明干擾全部被傳遞，無隔振效果，在地基與設(shè)備之間未采取任何隔振措施時就是指這類情形。

②若 ，表明振動被部分傳遞，有隔振效果。T值越小說明通過隔振元件傳遞的振動越小，隔振效果越好。

③若，表明隔振系統(tǒng)設(shè)計失敗，振動被放大。

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（責(zé)任編輯：zyc）

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