振动的分类以及隔声原理.doc

一、转动设备的振动 转动的设备生产振动，振动通过基础向四周结构传递。对于旋转的转动设备，如风机、水泵和某些机床等，主要以旋转频率为主导振动频率。如某风机的转动频率为3000r/min，那么它正常工作时，振动频率主要为50Hz。对于往复云顶的设备，如气泵、活塞泵、压缩机、内燃机和蒸汽机等，因其运动形式不但包括旋转，还包括曲柄连杆的来回运动，旺夫发生冲力和装机，振动形式复杂，存在各种频率分量的振动频率。如气泵的振动，每次活塞的往复冲击相当于在设备上使用锤子敲打，从低频到高频都可由很大的振动。 设备产生的某一频率的振动在建筑结构中传播的过程中，频率将保持不变，振动的强度可能发生不同变化,即可能增大，，也可能降低。降噪工程中总是希望尽可能降低镇定的传播，减少结构辐射噪声。但是，当振动发声共振时，振动被增大，严重时会损坏设备和结构。 二、固有频率 转动设备和其支撑结构是一个震动单体，振动通过支撑结构传递给基础。每一个振动单体都存在固有频率，即设备在该频率上振动时，发生共振，振动传递给基础的幅度最大。固有频率是物体的自然属性，只与物体的重量和支撑的弹性有关，不受外界作用的影响，与设备运动的状态无关。物体重量越大，支撑结构弹性月差，固有频率越低。发生共振时，能量在固有频率上无穷的叠加，理论上传递到基础的振动幅度将达到无穷大，基础将被破坏，无坚不摧。曾经发生士兵列队行进时步伐的频率与大桥共振频率一致，发生共振，大桥坍塌事件。一般情况下，发生共振的时间很短，能量有限，而且，振动时由于阻尼消耗了能量，共振不会达到无限大。但是，共振时，能量叠加到原来的10倍、100倍、1000倍或更大也是可能发生的事情。 设备启动时，转动频率会有静止逐渐增大到稳态频率，设备停止时，转动频率会从稳态频率逐渐降低到静止。如果发生共振的频率低于稳态频率，那么，设备启停时，转动频率将在谋一小段时间内和共振频率相同或接近而发生共振，共振的频率区域被称为共振区。设备启停应尽量迅速通过共振区，防止因共振产生过大的振动。 弹簧系统固有频率与弹簧静态下沉量有关。弹簧静态下沉量是指，在静止荷载状态下，弹簧被压缩的长度。 三、撞击振动 使用手指敲击桌面时，会发出“当当”的声音，其原因是，手指撞击使桌面发生了振动，振动向外辐射了声音。撞击振动的特点，可用时间段，振动冲击能量大，频率分量丰富。我们听到的”当当“声音与桌面的固有频率有关，手指撞击到桌面在桌面上产生了各种频率分量的振动，固有频率附近的振动被加强，较多的辐射到空气中，形成空气声被人听闻。锣鼓等由于缺少阻尼，敲击后，共振非常强烈，能量消耗比较持久，声音很大，如果将其黏上胶皮，阻尼增大，共振减弱，共振减弱，声音变小。 图12-33 隔振曲线 四、隔振原理 如图12-33所示，为振动传递的频率特性曲线。横坐标是频率比z，即设备振动频率与固有频率的比值。纵坐标是传递系数η，即设备振速的幅度与传递到基础上的频率与固有频率的比值。设备频率f等于固有频率fo时，即频率比z=1时，发生共振，设备传递给基础的振动达到最大。当f小于时，即频率比z时，设备传递给基础的振动大于设备的自身振动。当设备频率f大于固有频率fo的倍时，即频率比z时，设备传递给基础的振动越小。当设备频率f等于固有频率fo的倍时，即频率比z=时，设备传递给基础的振动等于设备的振动，即振动无衰减的传递。以上理论为理想振动的传递规律。存在阻尼时，传递规律有所变化：振动频率在共振频率附近时传递到基础的振动幅度将随阻尼的加大而降低；振动频率较高时传递到基础的振动幅度将随阻尼的加大而增大，但不会大于设备振动幅度。 因此基本的隔振原理是：使振动尽可能远大于共振频率的倍，最好设计系统的固有频率低于振动频率的5-10倍以上。振动通过共振区时还需增大阻尼，防止短时激振。