【环境化学】第5章振动控制.ppt

第5章  振动的危害与控制 5.1 振动的基本特征 机械振动 是物体（或物体的一部分）沿直线或曲线并经过平衡位置所作的往复的周期性运动。广泛存在于自然界和工程界。 无阻尼振动 （1）自由振动。自由振动是一种假定仅在振动初始时刻有外力作用的振动。一个由弹簧K、质量m组成的集中参数模型，以系统处于静平衡（即没有外力作用）时质心的位置为平衡位置，在初始时刻给m一个位移x0后放开。 5.2 振动的危害 振动污染是指振动超过一定的界限，对人体、生物及设施带来有害的影响。 振动会引起人体内部器官的振动或共振，从而导致疾病的发生，对人体造成危害，严重时会影响人们的生命安全；振动是以弹性波的形式在基础、地板、墙壁中传播，在传播过程中向外辐射噪声，也是一种噪声污染。因此振动污染是一种不可忽略的公害。 5.2.1 设备和房屋的振动 当建筑物外有车辆驶过时，地面振动可以通过土壤和基础传给房屋结构而产生振动，在适当的频率和振幅下还会以噪声形式出现。当室内设备振动频率与结构的固有振动频率吻合时，后者引起共振，它的振幅有时可使玻璃、金属薄片出现叮当声。 5.2.2 振动对人体的影响 人体具有弹性组织，对振动的反应与一个弹性系统相对。振动对人体的影响不仅决定于振动强度，还与振动的频率和方向有关。根据振动作用于人体的部位可分为全身振动（如晕车、晕船）和局部振动（使用电锯使手指麻木、疼痛等）。 5.3 振动的评价和测量 5.3.1 振动的评价 人体对振动的感觉：刚感觉振动0.03g；不愉快感0.05g；不可忍耐感0.5g。 振动有垂直和水平两种，人体对垂直的振动比对水平的振动更敏感。 振动的评价指标 一般用机械振动参数级来描述振动的强度，单位是分贝（dB）。在环境振动中一般选用振动加速度级和振动级强度作为振动强度参数。 振动加速度级 5.3.2 振动的测量 环境工程中，振动的测量利用振动计直接读数。振动级的频率范围取1-80Hz，通常采用加速度级作为标准。 常用的振动测量系统：振动接收器；前置放大器；放大和频率分析器；读数和记录装置。 5.4 振动控制过程 振动控制过程与噪声控制过程相似，但比较复杂，目前采用的振动控制过程包括： （1）修改结构 通过修改受控对象的动力学特性参数，使振动满足预定的要求，不需要附加任何振动控制方法。动力学特性参数指受控对象质量、劲度、阻尼特性等。 5.5 振动的隔离与阻尼振动 5.5.1 隔振的分类与评价 1. 隔振的分类 隔振就是在振源与地基、地基与需要防振的机器设备之间安装一定弹性的装置，使振源与地基之间或设备与地基之间的刚性连接成为弹性连接，隔离或减少振动能量的传递，达到减振降噪的目的。实际上不能绝对隔振，通常又称为减振。 2. 隔振的评价 描述和评价隔振效果的物理量很多，最常用的是振动传递系数T。传递系数是指通过隔振元件传递的力与扰动力之比（弹性元件（隔振器）传给基础的力与设备传递到弹性元件（隔振器）上的力（激振力）之比），或传递的位移与扰动之间的比值。 3. 隔振原理 　设质量为m，隔振器可看作是一个劲度为K的弹簧与一个阻尼系数（摩擦系数）为Ｒｍ的阻尼器组成的有阻尼振动系统，把它并联在机器与刚性地基之间。共振频率f0 4. 隔振性能分析 隔振系统的效果评价中，常用传递系数T来表征隔振系统的隔振效果。传递系数T越小，在相同的激励条件下，通过隔振系统传递的力就小，隔振效果就好 5.6 振动控制技术 振动控制的任务就是通过一定的手段使受控对象的振动水平满足预定的要求。 （1）确定振源特性与振动特征； （2）确定振动控制水平； （3）确定振动控制的方法； （4）进行分析与设计； （5）实现振动控制。 5.6.1 振动源控制 城市的振源主要有工厂振源、交通振源、工程振源以及大地脉动和地震等。引起振动的主要原因有：突然大的作用力或反作用引起冲积振动；由于旋转机械静平衡力或动平衡力所产生的不平衡力引起振动；往复机械运动引起振动。 对振源控制的最有效方法是改进振动设备的设计和提高制造加工装配精度，使振动减少。 5.6.2 机械振动控制 一般机械设备产生的振动可分为两种 稳态振动 风机、水泵、发电机等； 冲击振动 锻锤、冲床、压力机、打桩机等。 一、降低机械的振动加速度 振动传递到地面的力是通过加速度而产生的，降低机械振动的加速度可有效控制振动。 二、利用支承台架质量的减振 通过增减机械支承台架的质量能降低振动加速度，机械的位移振幅 三 动力吸振 单自由度系统中，质量为M，劲度为K，在一个频率为f，振幅为FA的简谐振动外力激励下，系统将作强迫振动。 （二） 阻尼动力吸振器 如果在动力吸振器中设计一定的阻尼，可