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隔振原理及其类型分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据振源的不同,隔振分为主动隔振和被动隔振两种形式。如图2-31所示,当机器稳定运转时,产生的不平衡的简谐激励力为P sinθt,未加隔振时,传递到基础上的力就是P sinθt。无论阻尼比大小,只有频率比时才有隔振效果。后,随着频率比增大,隔振系数η值逐渐趋于零。

隔振原理及其类型分析

机器设备运转时发生的剧烈振动,不但会引起机器自身结构或部件破坏、缩短寿命、降低效率,而且会影响周围的结构物的安全,使周围的精密仪器设备不能正常工作或降低其灵敏度和精确度。另外,地震、各种原因导致的冲击波引起的支座运动,也影响结构物的服役以及精密仪器设备的正常工作。因此,必须有效地隔离振动。根据振源的不同,隔振分为主动隔振和被动隔振两种形式。

2.4.1.1 主动隔振

主动隔振也称为力隔振,机器本身是振源,使它与基础隔离开来,以减少它对周围的影响。例如把机器安装在较大的基础上,在基础与基础之间设置若干橡胶隔振器就是常用的一种主动隔振措施。

如图2-31所示,当机器稳定运转时,产生的不平衡的简谐激励力为P sinθt,未加隔振时,传递到基础上的力就是P sinθt。当在机器基础与基础之间加上弹簧和阻尼器后,形成一个单自由度系统,由2.3节知它的运动微分方程

图2-31

运动微分方程的稳态解为y=A sin(θt-α),传递到基础上的力为

隔振后传到基础上总的力与机器的激励力有相位差,定义主动隔振系数为隔振后传到基础上的力幅值与无隔振时传到基础上的力幅值之比

即主动隔振系数最终为

2.4.1.2 被动隔振

被动隔振也称运动隔振,振源来自基础运动,采取隔振措施使外界振动少传到系统中来。例如精密仪器设备用橡胶隔振器与基础隔开,就是被动隔振。

如图2-32(a)所示,设质量的绝对动位移为y,基础的运动为yg=yg0sinθt。将质量取出作为隔离体,受力分析如图2-32(b)所示,注意到弹簧、阻尼器两端都在运动,弹簧的动位移为y-yg,阻尼器相对速度。由∑Y=0,得(www.xing528.com)

图2-32

可见支座的运动对振动体系来说相当于一种动荷载作用。式(2-56)的稳态解为

隔振后质量的绝对位移与基础运动有相位差,定义被动隔振系数为隔振后质量的绝对位移幅值与基础运动的幅值之比

ηp也有以振动速度或振动加速度来衡量的,以振动速度衡量时ηp为隔振后仪器设备的绝对速度幅值与基础运动的速度幅值之比,以振动加速度衡量时ηp为隔振后仪器设备的绝对加速度幅值与基础运动的加速度幅值之比。显然,当基础做简谐运动时,上面3种情况的被动隔振系数是相等的,但若基础运动是由几种简谐运动叠加而成的,则3种情况的被动隔振系数就不相等。

由式(2-55)和式(2-58)可见,无论是主动隔振还是被动隔振,含意虽然不同,隔振系数η与频率比γ 的变化规律是相同的,都可用图2-33所示的隔振系数特性曲线来表示,并有下列共同特性。

(1)无论阻尼比大小,只有频率比时才有隔振效果。

(2)后,随着频率比增大,隔振系数η值逐渐趋于零。在γ>5以后,η曲线几乎水平,即使使用更好的隔振装置,隔振效率提高有限,实用上选取γ 值为2.5~5已足够。

(3)时,隔振系数η随阻尼比ξ的增大而提高,即此时阻尼的增大是不利于隔振的,盲目增大阻尼并不一定能带来好的隔振效果。

图2-33

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