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1、第四章隔振技术及阻尼减振4.1 振动对人体的影响和评价4.1.1 振动对人的影响振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动。全身振动是指人直接位于振动物体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。人能感觉到的振动按频率范围分为低频振动(30HZ以下)、中频振动(30-100HZ)和高频振动(IOOOHZ以上)。对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。4.1.2 振动的评价评价振动对人体的影响比较复杂，根据人体对某种振动刺激的主观感觉和人的生理对振动反应的各项物理量，国际标准化组织(ISo)和某些国
2、家推荐提出了不少标准，主要包括局部振动标准、整体振动标准和环境振动标准。1 .局部振动标准国际标准化组织1981年起草推荐的局部振动标准(ISo5349)见图10-2。该标准规定了8-IOOOHz不同暴露时间的振动加速度和振动速度的允许值，用来评价手传振动暴露对人损伤危险。从标准曲线可以看出，对于(加)速度值，8-16HZ曲线平坦，16HZ以上曲线以斜率每倍频程上升6dBo人对(加)速度最敏感的频率范围是8-16Hz.2 .整体振动标准国际标准化组织1978年公布推荐(ISO2631)。该标准规定了人在振动作业环境中的暴露基准。振动对人体的作用取决于4个参数：振动强度、频率、方向和暴露时间。图
3、中曲线为“疲劳-工效降低界限”,当振动暴露超过这些界限,常会出现明显的疲劳及工作效率降低。图9-3和图9-4的适用频率范围是l-80Hz.由图上可以看出，对于垂直振动，人最敏感的频率范围是4-8Hz;对于水平振动，人最敏感的频率范围在l-2Hz0低于IHZ的振动会出现许多传递形式，并产生一些与较高频率完全不同的影响，可能与环境因素和个人经历有关。高于80HZ的振动，感觉和影响.主要取决于作用点的局部条件，目前还没有建立80HZ以上的关于人的整体振动标准。3 .环境振动标准由各种机械设备，交通运输工具和施工机械所产生的环境振动，对人们的正常工作和都会产生较大的影响。我国有关部门已经制定了城市区域
4、环境振动标准(GBIOo70_88)和城市区域环境振动测量方法(GBlOo71-88)4.2振动控制的基本方法环境振动传播过程由振动源、传递介质、接受者三个方面构成，振动源主要有工厂振源、交通振源、建筑工地以及大地脉动及地震等；传递介质主要有：地基地坪、建筑物、空气、水、道路、构件设备等；接受者除人外，还包括建筑物及仪器设备等。振动控制的方法主要是针对上述三个方面来的，特别是前面二个方面，主要的控制方法主要有以下几个方面：1 .减少振动源的扰动虽然振动来源不同，但振动的主要来源是振动源本身的不平衡力引起的对设备的激励。减少或消除振动源本身的不平衡力(即激励力)，从振动源来控制，改进振动设备的设
5、计和提高制造加工装配精度，使其振动最少，是最有效的控制方法。2 .防止共振振动机械激励振动频率，若与设备的固有频率一致，就会引起共振，使设备振动得更厉害。起了放大作用，具放大倍数可有几倍到几十倍。共振带来的破坏和危害是十分严重的。可以采取以下措施来防止。 选择或改变系统振动固有频率，使系统远离外部激振力频率； 也可以改变外界对系统的扰动激振频率，使之远离系统固有频率； 防止主机的扰动特性和系统振动特性间的不良配合； 装设辅助的质量弹簧系统。如动力吸振器、扭振减振器等； 增加阻尼层，以增加能量逸散以降低共振振幅。3.采取隔振技术这主要是阻断振动的传播，以前往往采用大型基础、防振沟等来隔振，现主要
6、采用在设备下安装隔振元件一隔振器。它是在物体和基础之间装弹性支承，来减少和隔离振动的传递，实现减振降噪的目的。按照传递方向不同，隔振可分为积极隔振和消极隔振两类。 积极隔振：积极隔振目的在于隔离或减小机械设备本身振动通过基础传递，隔振对象是设备本身，使周围环境或建筑结构不受机械振动的影响。 消极隔振：消极隔振的目的在于防止周围环境振动通过支座、机脚传到需要保护的仪器、仪表，隔离对象是需要保护的精密车床或其他设备电子仪表、贵重设备、精密仪器等。3.采取阻尼减振降噪措施阻尼减振降噪技术充分利用阻尼的耗能机理,从材料等多方面发挥阻尼的减振降噪的潜力，提高工程和机械结构系统的抗振性和动态稳定性，降低噪
7、声。4.3隔振原理4.3.1 振动的传递和隔离画出单自由度振动系统模型。振动系统的主要参量是质量M、弹簧K、阻尼Q外激励力F,y表示振动在y方向的位移，由牛顿第二定律得到系统的运动微分方程：M+Ky=Fdt2dt主要介绍公式的推导过程。4.3.2 隔振效果的评价1 .力传递率在研窕振动隔离问题时，人们最感闪趣的并不是振动位移的大小，而是传递给基础的扰动大小。隔振效果的好坏通常用力传递率Tf来表示，它定义为通过隔振装置传递到基础上的力Ff的辐值Ffo与作用于振动系统是的激励力的幅值FO之比。然后讲力传递率公式的推导过程，重点讲振动传递率曲线的5个部分。2 .振动级差：在工程中常用振动级的概念。隔
8、振处理后，其力的振动级差为：AL=20Ig互Ffo3 .隔振效率=(l-Tf)100%隔振的重要措施是在设备下的质量块和基础之间安装隔振器或隔振材料，使设备和基础之间的刚性联结变成弹性支撑。工程中广泛使用的有钢弹簧、橡胶、玻璃棉旌、软木和空气弹簧等。1 .金属弹簧减振器 优缺点： 类型： 螺旋弹簧减振器的使用和设计程序：结合例题说明。2 .橡胶减振器 优点：是具有一定的阻尼，在共振频率附件有较好的减振效果，并适用于垂直、水平、旋转方向的隔振，劲度具有较宽的范围可供选择。 类型：这类减振器可分为压缩型、剪切型、压缩-剪切复合型。 设计：设计和选用橡胶隔振器的关键是准确估算其劲度和固有频率，以满足
9、Vfo行和使承受载荷在其允许范围内。此外还应注意，静负荷时的最大压缩量不应超过原长度的10%-15%,以保证一定的使用寿命。3 .橡胶隔振垫隔振垫也是经常采用的一种隔振元件。如橡胶、软木、玻璃棉毡、岩棉毡等都可以用来做隔振垫，其特点是安装使用方便，价格便宜，厚度自己控制。4 .3.4阻尼减振1 .结构噪声的防止 定义：由金属薄板结构受激振动所产生的噪声也称结构噪声。 防止方法：1）加大壳体厚度，即增加单位面积质量，则在相同激振力条件下，激发引起的振幅则变小而降低辐射强度。但这种简单地加大单位面积质量的方法并不是经济合理的选择。2）大面积薄板上多加“盘”，变呆减弱振动的幅度；3）安全防护用罩壳，可用风孔板，因板两侧的压力平衡而不会辐射低频噪声。4阻尼减振。2 .阻尼减振原理金属薄板木身振动很小，而声辐射效率很高，降低这种振动和噪声，普遍采用的方法是在金属薄板构件上喷涂或粘贴一层高内阻的粘弹性材料，如沥青、软橡胶或高分子材料。当金属板振动时，由于阻尼作用，一部分振动能量转变为热能，而使振动和噪声降低。阻尼的大小采用损耗因数,定义为薄板振动时每周期时间内损耗的能量E与系统的R最大惮性势能EP之比除以2,即=kk,后面讲述它的推导。2兀EP3 .阻尼材料阻性材料应有较高的损耗因数，同时具有较好的4 .阻尼减振措施
