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中南大学关于被动隔振及其隔振效率的研究__李志亮指导老师刘静目录
18.5)激振频率频率比
6.
551.
2841.6-
0.
60.
412.
971.
11081.5-
0.
50.
718.
568.
22503.7-
2.
71.
019.
561.
02173.6-
2.
61.
126.
277.
7771.
00.
01.
432.
5112.
9550.
50.
51.
830.
496.
7590.
60.
41.
634.
1129.
8530.
40.
61.
836.
2156.
1580.
40.
62.
040.
7273820.
30.
72.
244.67251__
0.
30.
72.
448.
63.
8610.
20.
82.
652.
8159260.
20.
82.
856.
4104140.
10.
93.
061.
46980.
10.
93.
365.
25350.
10.
93.
569.
14540.
10.
93.
774.
03630.
10.
94.
078.
93030.
10.
94.
383.
12620.
10.
94.
587.
42310.
01.
04.72.根据被动隔振实验数据计算的结果绘制和曲线,分析结论曲线曲线4.频率比对隔振效果影响的分析由曲线可知
1.当频率比等于√2时,此时的隔振系数等于1,即隔振前后的振幅不变,隔振器刚好不起作用
2.当频率比小于√2时,此时的隔振系数大于1,即隔振之后的振幅大于隔振前的振幅,隔振器起到加大振动的效果,当等于1的时候,此时隔振系统产生共振,振幅达到最大
3.当频率比大于√2时,此时的隔振系数小于1,及隔振之后的振幅小于隔振之前的振幅,起到隔振的作用有实验数据可知,理论上频率比越大,隔振效果越好但当频率比大于5之后,隔振系数变化微乎其微,所以无条件增加频率比无实际意义5.阻尼比对隔振效果影响的分析方法一换取不同阻尼比的隔振器,测出相关数据作图分析不同阻尼比下的曲线(__来源于网络)由图像可知
1.当频率比大于√2时,隔振系数随着阻尼的增大而增大,即阻尼增大使物块的振幅增大,隔振效果降低,不利用减振
2.当频率比小于√2时,隔振系数随着阻尼的增大而减小,即阻尼增大使物块的振幅减小,隔振效果增强
3.但当阻尼比太小时,由共振时的图像可知,振幅会相当大,仪器的启动和制动都会跨越共振区,对仪器和隔振都不利因此,隔振器要选择合适的阻尼若,则,所以此时阻尼与隔振系数是单调递增关系即阻尼增大使物块振幅增大,降低隔振效果若,则,所以此时阻尼与隔振系数是单调递减关系但是阻尼太小,由可得仪器越过共振区时产生很大的振动,对仪器工作和隔振都不利,所以隔振动器需要合适的阻尼方法二直接由公式推导由得若,则,所以此时阻尼与隔振系数是单调递增关系即阻尼增大使物块振幅增大,降低隔振效果若,则,所以此时阻尼与隔振系数是单调递减关系但是阻尼太小,都不利,所以隔振动器需要合适的阻尼
6.固有频率的计算与测量固有频率的计算(能量法)在振动过程中,系统的动能和弹簧的弹性势能不断转换,但总的机械能守恒因此可以用能量守恒原理计算系统的固有频率振动任一瞬时,系统的机械能守恒T+U=常数式中T为系统质量的动能,U为系统变形势能或重力做功产生的势能如图所示,任一瞬时物体的位移为x,则系统的动能为该系统的势能为该物体离开平衡位置时弹性恢复力所做的功,即此时系统的机械能为当物体m经过平衡位置时,位移x为0,势能为零;其动能达到最大值,即当物体离开平衡位置达到最大位移处时,速度为零,动能为零,其弹性势能达到最大,即由于系统的最大动能与最大势能相等,所以有对于单自由度无阻尼自由振动,时间历程为对时间历程方程式求导得所以固有频率的测量令得即时,振源振幅与物体隔振后的振幅相等实验过程中,逐渐增大激振频率,当振源振幅和隔振之后的振幅相等,读出激振频率,将激振频率除以即得固有频率
7.隔振的原理及方法隔振的种类及原理隔振有被动隔振与主动隔振之分,主动隔振指的是机器本身是振源,它通过机脚、支座传至基础或基座主动隔振就是隔离振源,是振源的震动经过减振后在传递出去,从而减少对周围环境和设备的影响被动隔振是为了使外界振动尽可能地少传到系统中来,这样设备和仪器就可以更加准确,减小外界的干扰,因此,需要把它们和机座隔离开来,这就是被动隔振根据上述对频率比、阻尼比对隔振效果影响的分析,提高隔振效果主要从两方面入手一是可以增加频率比,是频率比处于较大且合适的范围二是改变阻尼比,提高隔振效果对于方法一,由于激励频率难以改变,可以通过减小固有频率来体高频率比,而固有频率随着质量的增大而减小,随着刚度的增大而增大,因此可以增加仪器的质量或降低隔振器的刚度来增加频率比,提高隔振效率对于方法二,当频率比大于√2时,阻尼增大,振幅会增大当频率比小于√2时,阻尼增大,振幅减小,但此时仪器会跨越共振区,对仪器和隔振效果都布利,所以应该合理选取阻尼比振动控制方法
1.消振消振是指控制振动源振动,这是最有效最__的方法,如提高零件设备的__精度
2.隔振隔振是指在振源与受控对象之间串加一个富有弹性元件的子系统,用以减少受控对象对振源激励的响应
3.阻尼减振在受控对象上增加阻尼元件,通过消耗能量使响应减小隔振器的种类与特点
1、橡胶隔振器 橡胶隔振器是利用橡胶材料制成的最简单的隔振元件,也是工程中常用的隔振装置分为压缩型、剪切型、压剪复合型 橡胶隔振器一般由约束面和自由面构成,约束面通常和金属相接,自由面则是指垂直加载于约束面时产生变形的那一面橡胶隔振器的隔振参数不仅于使用的橡胶材料成分有关,还与构成形状、受力方式等因素有关 橡胶隔振器与弹簧相比有如下特点
(1)橡胶较易成型,与金属能牢固地黏结在一起,可做成各种任意复杂形状
(2)橡胶有内摩擦,临界阻尼较大,因此很少发生钢弹簧那样的强烈共振,或者螺旋弹簧特有的通过共振现象
(3)橡胶隔振器的弹性系数可以通过改变橡胶成分、改变结构等办法在较大范围内变更,以满足设计和使用的需要
(4)橡胶隔振器对太低的固有频率不适用,静态压缩量也不能太大因此,对具有较低的干扰频率的系统和重量特别大的设备不适用,较适用于中、小型设备的隔振,常用的适用频率范围为5~15Hz
(5)橡胶隔振器性能受温度影响较大高温下使用性能不好;在低温下使用弹性系数会改变
2、弹簧隔振器 弹簧隔振器是目前应用较广泛的隔振器,包括螺旋弹簧式隔振器、板条钢板式隔振器和卷带式隔振器三种类型 弹簧器有如下优点
(1)可以达到较低的固有频率,例如5Hz以下
(2)可以达到比较大的静态压缩量,通常达到20mm的压缩量
(3)承载能力高,可以承受比较大的荷载
(4)耐高温、耐油污、性能稳定不老化
(5)钢弹簧的工作方式可以是压缩式,也可以是拉伸式,使用非常灵活 弹簧隔振器有如下缺点
(1)由于存在自振动现象,容易传递中频振动
(2)阻尼太小,对共振频率附近的振动隔离能力比较差
3、隔振垫 隔振垫是由具有一定弹性的软材料,如橡胶、软木、毛毡、海绵橡胶、玻璃纤维、矿渣棉及泡沫塑料等构成由于弹性塑料本身的自然特性,一般没有确定的形状尺寸,实际应用中可以根据具体要求来拼或裁切成一定外形尺寸
4、弹性吊架 弹性吊架,也称弹性吊钩,它实际上也是一种隔振器,只不过支承方式是悬挂式的用于管道及隔声结构悬吊的,可以防止管道的振动传给建筑结构,也可以防止固体噪声相互传播在高层建筑或声学要求较高的场所应用较多,如给水管道用弹性吊架悬挂在楼板下或混凝土梁下,流速大的风管也用弹性吊架悬吊
8.参考资料1] __.闻邦椿书名[机械振动理论及应用].高等教育出版社出版年2009年2] __.任明章书名[机械振动的分析与控制以及计算方法].机械工业出版社出版年2001年测振仪激振__源虚拟仪器激振器传感器I空气隔振器质量传感器II打印机被动隔振力学模型A(√2,1)。