振动污染及其控制技术

振动污染及其控制技术
1402032026孙小飞环境工程（2）班
摘要：现如今随着社会的发展，物理性污染愈发严重。

其中振动污染也是其中的一部分，本文着重介绍了振动污染及其控制技术的内容。

关键词：振动污染；控制技术。

一、概述
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。

1.振动现象
物理现象：声、光、热等物理现象都包含振动；生命和生活：心脏搏动、耳膜和声带的振动是人体的基本功能。

工程技术领域：
桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动
飞机和船舶在航行中的振动，
机床和刀具在加工时的振动，
各种动力机械的振动，
控制系统中的自激振动等。

2.振动污染：
振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作。

振动污染源有自然源和人工源
自然源：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。

人工源：工业振动源：旋转机械、往复机械、传动轴系、管道振动等，如锻压、铸造、切削、风动、破碎、球磨以及动力等机械和各种输气、液、粉的管道。

特征参数：常见工厂振源附近面上加速度级：80～140dB；振级：60～100dB；峰值频率：10～125Hz。

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。

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。

二、振动的影响
振动的生理影响主要是损伤人的机体，引起循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、代谢系统、感官的各种病症，损伤脑、肺、心、消化器官、肝、肾、脊髓、关节等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。

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。

振动通过地基传递到构筑物，导致构筑物破坏。

如，基础和墙壁龟裂、墙皮剥落，地基变形、下沉，门窗翘曲变形，构筑物坍塌，影响程度取决于振动的频率和强度。

由于共振的放大作用，其放大倍数可由数倍至数十倍，因此带来了更严重的振动破坏和危害。

三、振动控制技术
振动控制的任务：通过一定手段使受控对象振动水平满足预定要求。

受控对象：各类产品、结构或系统的统称。

实现控制振动的目的需经历的五个环节（1)确定振源特性与振动特征
(2)确定振动控制水平
(3)确定振动控制方法
(4)进行分析与设计
(5)实现振动控制
不同性质的振源引起的振动不同，解决的方法也不同；
首先要确定振源的位置、激励特性(简谐性、周期性、窄带随机性或宽带随机性)；振动特征(受迫型、自激型或参激型)等。

确定衡量振动水平的量及其指标：位移、速度或加速度、应力等，也可以是其最大值或均方根值。

振动控制方法包括隔振、吸振、阻振、消振及结构修改等，各自的适用性不同。

建立受控对象与控制装置(如吸振器、隔振器、阻尼器等)的力学模型、进行振动分析;对控制装置参数与结构的设计将控制装置的结构与参数从设计转化为实物。

可实现性是振动控制研究中必须注意的重要问题。

1、振动源控制改进振动设备的设计；
提高制造加工装配精度
2、机械振动控制
稳态振动产生稳态振动的机器有风机、水泵、发电机等旋转式机器及柴油机、往复式空气压缩机等往复式机器
冲击振动产生冲击振动的机器有锻锤、冲床、剪板机、折边机、压力机及打桩机等冲击式机器
一）降低机械的振动加速度降低机械的振动加速度的措施：采用使自由振幅倍率减小的设计。

二）利用支承台架质量的减振措施通过增减机械支承台架的质量能够降低振动加速度。

调节支承台架质量，使机械位移振幅控制在容许值以内。

三）利用动力吸振的减振措施
当外力的频率与质量-弹簧系统的固有频率接近时，
就会产生共振。

当机械安装不良而形成共振状态等情况，可采用动力吸振器的方法，作为减振处理措施之一。

3、弹性减振
原理：用弹性材料支撑机械，使传递到基础的激振力减少。

实际防振设计中，实施弹性减振的方案：
方案1：先确定质量，再选定弹簧；
方案2：先大致选择弹簧，再用附加质量调节弹簧所支承的质量；
方案3：选定弹簧个数，调节所支承的质量。

在机器与基础间安装弹性支承（隔振器），减少机器振动激振力向基础的传递量，迫使机器的振动得以有效隔离的方法
作用:降低设备扰动对周围环境的影响，同时使设备自身振动较小。

风机、水泵、压缩机及冲床的隔振
在设备与基础间安装弹性支承（隔离器），减少基础的振动对设备的影响程度，使设备能正常工作或不受损害。

作用:减小地基的振动对设备的影响，使设备的振动小于地基的振动，达到保护设备的目的。

精密仪器设备的隔振，房屋下安装隔振器防止地震破坏。

4、阻尼减振
方法：在结构表面直接粘贴阻尼材料。

原理：当结构振动时，粘贴在表面的阻尼材料产生拉伸压缩变形，将振动能转化为热能，实现减振效果；
方法：在结构的基板表面粘贴阻尼材料后，再贴上一层刚度较大的约束板。

原理：结构振动时，处于约束板和基板之间的阻尼材料产生拉伸压缩变形，将部分振动能转化为热能，达到减小结构振动的目的
四、传播途径的减振对策
增大距离，使受影响对象远离振源，可实现减振目的。

当距离为4～20m左右时，距离增大一倍，振动衰减3～6dB；当距离大于20m时，距离增大一倍，振动衰减6dB以上。

一般情况下不提倡防振沟。

为使振动下降6dB以下，沟深度要达5～10m；施工、振源产生的沿地面传播的波动，有纵波、横波、表面波。

一般在坚硬的基础上存在表面层时，瑞利波的速度受到频率的影响，这种现象称为频散。

频率增高时，该速度与表面层的横波速度接近；频率降低时，则与基底层的横波速度接近。

乐甫波只限于在基础上有比较柔软的表面层的情况下存在。

振动仅与波的前进方向成直角的水平面内产生，也具有频散性。

维护困难，一旦积水，效果就受影响地基经常性微动：地基经常性存在的具有固有特殊周期的微弱振动！是一种必须引起重视的地基的特征振动。

与地基种类相对应，地基越硬，微弱振动的频率越高，固有周期越短若以接近这种振动的频率激振，则波动随距离的
衰减不大，会引起振动污染。

若地面建筑物的固有频率与该频率相近，则建筑物容易因共振而受到激励。

五、减振材料
1.橡胶
WJ型橡胶垫：一种新型橡胶垫结构：在橡胶垫的两面有不同高度的圆台，分别交叉配置。

隔振原理：在载荷作用下，较高的凸圆台受压变形，较低的圆台尚未受压时，其中间部分受载而弯成波浪形，振动能量通过交叉圆台和中间弯曲波传递，能较好地分散并吸收任意方向的振动。

特点：由于原凸面斜向地被压缩，起到制动作用，在使用中无须紧固措施，即可防止机器滑动，承载越大，越不易滑移。

2.软木
优点：质轻、耐腐蚀、保温性能好、加工方便等。

缺点：不适于低频隔振隔振效果影响因素：粒度、软木层厚度、载荷大小、结构形式。

3.玻璃纤维毛毡
性质及用途：
主要用于机器设备及特殊建筑物基础的隔振。

容重约800～1200N/m3，纤维直径约8～10μm，宜作隔振垫层。

容重小，纤维直径小的宜作吸声材料。

常用的玻璃纤维板承载力为（1～2）×104Pa，阻尼比0.04～0.07，自由状态的最佳厚度易取5～15cm范围，隔振系统的固有频率为5～10Hz。

优点:耐腐蚀、防火、弹性好，性能不随温度变化
参考文献：
【1】陈杰瑢物理性污染控制高等教育出版社—北京：高等教育出版社，2007.1 【2】王彬.振动分析.北京：海潮出版社，1992
【3】刘方抗.机械振动学.北京：航天工业出版社，1992。