第二章_振动

（四）低频空气振动源
低频空气振动是指人耳可听见的 100Hz左右的低频 如玻璃窗、门产生的人耳难以听见 的低频空气振动。 这种振动多发生在工厂。
振动污染源 按形式分为
固定式单个振动源 如，一台冲床或一台 水泵等
集合振动源 如，厂界环境振动， 建筑施工场界环境振 动
按振动源的动态特征又可分成表3-1所示的四类。
３.振动级
a'e L = 20 lg a ref
' a
a
' e
修正的加速度有效值，m/s2. 根据下式计算：
a =
' e
∑a
cf 2 fe
⋅ 10
a fe
cf
修正值，m/s2. 根据下表确定
a fe
频率为f的加速度有效值，m/s2.
垂直振动与水平振动修正值
中心频率 Hz 垂直方向 dB 水平方向dB
图A：垂直方向的振动暴露标准——暴露时间(P149) 图B：垂直方向的振动暴露标准——疲劳和效率衰减 的界限
人体对垂直振动比水平振动更敏感。
图B 垂直方向的振动暴露标准——疲劳和效率衰减的界限
min
图A 垂直方向的振动暴露标准——暴露时间
●
二、环境振动标准
人在居住区域承受环境振动的评价，一般以刚刚感觉到的振 动加速度(感觉阈)为允许界限，在界限以下可以认为基本没 有影响。
（二） 振动对心理的影响
人们在感受到振动时，心理上会产生不愉快、烦 躁、不可忍受等各种反应。 除振动感受器官感受到振动外，有时也会看到电灯 摇动或水面晃动，听到门、窗发出的声响，从而判断 房屋在振动。 人对振动的感受很复杂，往往是包括若干其他感受 在内的综合性感受。
（三） 振动对工作效率的影响
振动引起人体的生理和心理变化，导致工 作效率降低。 振动可使视力减退，用眼工作时所花费的 时间加长。 振动使人反应滞后，妨碍肌肉运动，影响 语言交谈，复杂工作的错误率上升等。
ae La = 20lg aref
（3-42）
1 ae = a ； a 式中：e ——加速度有效值，m/s2，对简谐振动 2 aref ——加速度参考值，m/s2， aref = 1×10−6 m / s 2
【例3-1】2台机器各自工作时，在某点测得的振动加 速度有效值分别为2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2， 试求2台机器同时工作时的振动加速度级。 解：2台机器同时工作时的振动加速度有效值为
a e = 2.682 + 3.622 × 10−2 = 4.5 × 10−2 m / s2 ) (
于是，求得2台机器同时工作时的振动加速度级为
ae 4.5 × 10−2 La = 20lo g = 20lo g a ref 10−5 = 20lo g 4.5+20lo g103 = 13 + 60 = 73dB
国际标准化组织推荐使用ISO/DIS2631给出的环境振 动标准（表3-4）
表3-4 ISO建筑物内振动标准
振动级 （ aref = 1×10−6 m / s 2 ）/dB 地点 时间 连续振动、间歇振动、重复振动 X（Y） 严格控制区 住宅 办公室 车间 全天 白天 夜间 全天 全天 71 77～83 74 83 89 Z 74 80～86 77 86 92 混合轴 71 77～83 74 83 89 X（Y） 71 107～110 74～79 113 113 每天数次的振动 Z 74 110～113 77～100 116 116 混合轴 71 107～110 74～97 113 113
1 -6 3
2 -3 3
4 0 -3
8 0 -9
16 -6 -15
31.5 -12 -21
63 -18 -27
a =
' e
∑a
cf 2 fe
⋅ 10
a fe
（二）振动的评价标准
振动强弱对人体的影响大致可分为四种情况：
感觉阈：人体刚刚能够感觉到振动，对人体无影响； 不舒服阈：使人感到不舒服； 疲劳阈：使人感到疲劳，工作效率降低。工况下以此阈为标 准，超过者即认为存在振动污染； 危险阈：此时振动会使人产生病变。
面上加速度级：80～140dB； 振级：60～100dB； 峰值频率：10～125Hz。
（二）工程振动源 工程振动源：工程施工现场的振动源主要 是打桩机、打夯机、水泥搅拌机、辗压设备 、爆破作业以及各种大型运输机车等。 特征参数：常见工程振源附近 振级：60～100dB。
（三）道路交通振动源 铁路振源： 频率：一般在20～80Hz范围内； 离铁轨30m处的振动加速度级范围85～ 100dB，振动级范围75～90dB内。 公路振源： 频率：一般在2～160Hz范围内，其中 以5～63Hz的频率成分较为集中； 振级：多在65～90dB范围内。
无阻尼受迫振动
2.
有阻尼受迫振动
图 受迫振动
（三）振动体与共振 1. 固有频率
2. 共振发生的频率
固有频率\共振发生的频率
单自由度振动系的固有频率与质量、劲度常数及衰 减系数相关(P 145)。 激振力的频率与机械或构筑物的固有频率一致时， 就会发生共振。 公害振动发生的主频率范围大约为1～100Hz。
改变机器转速或改变机型来改变机器振动频率; 将振动源安装在非刚性的基础上以降底共振响应; 用粘贴弹性阻尼结构材料来增加一些壳体或仪表的阻尼; 改变设施的结构的总体尺寸或采取局部加强法来改变结构 的固有频率.
2.6 隔振设计与计算
1 振动传递系数与隔振效率
描述和评价隔振效果最常用的是振动传递系数Tf ，又称 为力传递率、振动传率。振动传递系数定义为通过隔振元 件传递到基础的力的幅值Ff0与作用于系统的激振力或者总 的干扰力的幅值。公式如下：
第三章 振动污染及其控制
第一节 概述 第二节 振动基础 第三节 振动的评价与标准 第四节 振动控制技术 第五节 隔振设计及计算
第一节
●
概述
一、振动与振动污染 二、振动污染源 三、、振动与振动污染
（一） 振动 （二） 振动污染
（一） 振动 定义： （1）任何一个可以用时间的周期函数 来描述的物理量，都称之为振动。 （2）当一个物体处于周期性往复运动 的状态，即可说物体在振动。
图 3-8 弹 簧 自 由 振 动 示 意 图
无阻尼自由振动
2.
有阻尼自由振动
在弹性系数为k的弹簧上 加一质量m，使其产生位 移后轻轻放开，则弹簧 作无阻尼自由振动。
实际振动系统有弹簧内摩 擦、滑动摩擦、空气或水 的阻力等各种阻尼作用， 是有阻尼自由振动。
（二）受迫振动：在外力反复作用下的振动 1.
在生理学中，振动强度习惯以g（ 单位表示加速度。据此，人体对振动的感觉标准为
刚刚感到振动是0.003g； 不愉快的感觉是0.05g； 不可容忍感是0.5g。
2 g = 9.80665m / s）为
国际标准化组织推荐使用ISO2631/1－1985标准作 为评价人体在振动环境中疲劳界限标准。 我国根据这个标准制定了相应的国家标准《人体全 身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则》（ GB/T13442—92）
表3-1 环境振动污染源动态特征
No 动态特征 定 义 示 例 往复运动机械，如空压机、柴 观测时间内振级变化不大 油机等；旋转机械类，如发电 稳态振动 的环境振动 机、发动机通风机等 冲击振动 无规则 振动 铁路振动 具有突发性振级变化的环 建筑施工机械，如打桩机等； 境振动 锻压机械，如冲床，纺锤等 未来任何时刻不能预先确 道路交通振动、居民生活振 定振级的环境振动 动。如房屋施工，室内运动等 列车行驶带来的轨道两侧 铁路机车的运行 30m外的环境振动
Tf = 1 + 4ξ 2 ( f / f 0 ) 2 ⎡1 − ( f / f 0 ) 2 ⎤ + 4ξ 2 ( f / f 0 ) 2 ⎣ ⎦
ξ 当系统为单自由度无阻尼振动时， =0，上式化简为
Tf =
Ff 0 F0
=
1 1 − ( f / f0 )2
f << f 0 ,
Tf接近于1，表明振动被完全传递，无隔振效果。 0< f < 2f0 Tf>1，传递力大于激振力，振动被放大。
长跨度桥、天线、电缆、建筑物等的固有频率在此范围。 设备安装在房屋地板（楼板）上时，为了防止建筑物产生 共振响应，需要对建筑物各构件各自的固有频率进行估算 。
第三节
●
振动的评价与标准
一、振动的评价 二、环境振动标准 三、城市区域环境振动标准
● ●
●
一、振动的评价
（一）振动的评价指标
1.位移、速度和加速度 2.振动级
振动污染的特点
1. 2. 3.
主观性：是一种危害人体健康的感觉公害。
局部性：仅涉及振动源邻近的地区。
瞬时性：是瞬时性能量污染，在环境中无
残余污染物，不积累。振源停止，污染即 消失。
●
二、振动污染源
自然振源
地震、火山爆发等自然现象。 自然振动带来的灾害难以避 免，只能加强预报减少损失。
振动 污染源 人为振源
夜间/dB 65 67 72 72 72 80
第四节 振动控制技术
1 隔振的基本方法
减少振动源的扰动 隔振 阻尼减振 2. 隔振材料和元件 金属弹簧隔振器 空气弹簧隔振器 橡胶\软木 玻璃纤维\毛毡等到
3 阻尼材料 弹性阻尼材料 复合阻尼材料 阻尼合金 库仑摩擦阻尼材料 4 防止共振
控制共振的主要方法:
振动对睡眠的影响试验
图 由锻锤振动负荷引起的觉醒率
睡眠深度1度（浅睡眠）：振动级60dB无影响，69dB以上则全部觉醒； 深度2度（中度睡眠）：60～65dB无影响，79dB全部觉醒；因2度睡眠占8小时睡 眠时间的一半以上，故影响这种睡眠的振动级最令人厌烦； 睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方会觉醒，觉醒几率很低； 睡眠深度REM(异相睡眠，指睡眠多梦期):振动影响介于深度2度和3度之间。