实验八 主动隔振和被动隔振(2H)
机械工程基础实验
实验报告书
实验项目名称: 主动隔振和被动隔振
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实验八主动隔振和被动隔振（2H）一、实验目的
二、实验装置与仪器框图
三、实验结果与分析
1. 主动隔振 1） 实验数据
表 1
2） 根据主动隔振方法1）按公式（2）、（4）计算出隔振系数a η和隔振效率a ε。
3）根据主动隔振方法2）按公式（3）、（4）计算出隔振系数a η和隔振效率a ε
4）对两种结果进行对比分析
2． 被动隔振 1）实验数据
隔振系统固有频率0f =（ ）Hz
表 2
（注：本表一定要包含1λ=的两个点）
2）根据表2绘制λη-p 曲线和λε-p 曲线（要求用坐标纸绘制）
隔振原理
目录 题目要求：简要叙述隔振原理，力的传递和隔振，基底振动的隔离；关于隔振算例的编程并附上编程解释；以算例做样本，简单介绍GUI控件的应用。 第一节简述隔振的原理 1.1 隔振的含义 1.2 建筑结构抗震设计的方法 1.3 隔振原理及系统组成 1.3.1隔振原理 1.3.2 隔振系统的组成 第二节工程中的隔振(震) 2.1 力的传递和隔振 2.2 基底隔振 2.3 算例 第三节算例的编程 3.1 GUI控件介绍 3.2 matlab操作步骤 3.3 编程程序的简要讲述 第四节结束语
第一节简述隔振的原理 1.1 隔振的含义 人们常说的“隔振”可以统称为减震。 简单的说，抗震以“抗”为主，以“刚”为主，要提高整体刚变，要刚度均匀，避免若层。减震以“放”为主，以柔为主，改变结构刚度，设置耗能、吸能装置。其中结构减震的理论和方法比较先进，减震设计无规范可循，需要开发。 1.2 建筑结构抗震设计的方法 目前世界各国普遍采用的抗震设计方法都是既考虑强度，又考虑变形能力和能量耗散能力。在进行结构抗震设计时，适当控制结构的强度和刚度，使结构在大地震作用下进入非弹性状态时具有较好的延性，以便耗散输入结构的地震能量。这种抗震设计方法在很多情况下都是有效的。与其靠结构本身的强度、变形能力和能量耗散能力来抗御水平地震作用，不如人为地在结构中布置一些耗能装置，但这类耗能装置只能在结构能产生大变形时才有效。为适应这种需要，基地隔振方法应运而生。 建筑物基地隔振是结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结于地基中的基础顶面分离开。目前采用的底部隔振主要用于隔离水平向的地面运动。隔振层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度才能收到隔振效果。 基地隔振方法与传统的抗震设计方法相比，有很大的优越性，它用基地隔振系统来减少地震作用，并耗散地震能量，而不特别要求结构本身有较大的变形能力和能量耗散能力。 1.3 隔振原理及系统组成 1.3.1隔振原理 随着大量强震记录的获得，计算分析等手段不断进展，对建筑物的地震反应也有了不同层次的影响，主要因素有：(1)结构物的基本周期；(2)阻尼比。周期延长后，建筑物的位移必然增大，必须采用适当的阻尼元件，增大整个结构的阻尼，以控制主部结构与基础之间的相对位移，简单地说，由于隔振建筑物具有相对较长的固有周期，因此采用使发生在底层的较大的相对位移集中化的方法，来减少上部结构的加速度反应，保证建筑物安全，并且隔振建筑能够将部分地震能量或反馈回地面，或由集中发生在柔性底层的大变形来吸收，减少地震能量向上部结构的传递，使上部结构基本上保持在弹性工作范围内，避免建筑结构的破坏。 隔振的作用是减少振源和被隔振物体之间的动态耦合，从而减少不良振动传递给被保护物体或从物体传出。
1、隔振理论的要素及隔振设计方法
隔振理论的要素及隔振设计方法 采用隔振技术控制振动的传递是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身是振源的设备，为了减少它对周围的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少设备传到基础的力称为主动隔振，也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小，需要保护的设备，为了减少周围振动对它的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少基础传到设备的振动称为被动隔振，也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m（Kg）指作用在弹性元件上的力，也称需要隔离构件（设备装置）负 载的重量。 2、弹性元件的静刚度K（N/mm） 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T（N）/δ（m）。如果有多个弹性元件，隔振器安装在隔振装置下，其弹性元件的总刚度计算方法如下： 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下其总刚度1/K=（1/K1）+ （1/K2） + （1/K3） +（…） + （1/Kn）。
3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器，它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低，使用橡胶的品种有关，一般的计算办法是该隔振器的静刚度乘以动态系数d，动态系数d按下列选取： 当橡胶为天然胶，硬度值Hs=40-60，d=1.2-1.6 当橡胶为丁腈胶，硬度值Hs=55-70，d=1.5-2.5 当橡胶为氯丁胶，硬度值Hs=30-70，d=1.4-2.8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异，很难获得正确数值，通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取，Hs小时取下限，否则相反。 4、激振圆频率ω（rad/s） 当被隔离的设备（装置）在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率，激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=（n/60）×2π n—发动机（电动机）转速n转/分 5、固有圆频率ωn（rad/s） 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率，其与弹性元件（隔振器）刚度K的关系可由下式计算：ωn（rad/s）=√K（N/mm）÷m（Kg） 6、振幅A（cm） 当物体在激振力的作用下作简谐振动，其振动的峰值称为振幅，振幅的大小按下列公式计算：A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率，ω=2πn÷60（rad/s） 7、隔振系数η（绝对传递系数） 隔振系数指传到基础上的力F T与激振力F O之比，它是隔振设计中一个主要要
实验三十三：主动隔振和被动隔振实验
实验三十三：主动隔振和被动隔振实验 振动的干扰对人、建筑物以及仪表设备都会带来直接的危害，因此振动的隔离涉及到很多方面。隔振的作用有两个方面：一、减少振源振动传至周围环境；二、减少环境振动对物体或设备的影响。二者原理相似，性能也相似。原理就是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少运动的传递，称为被动隔振。 【实验目的】 1 .学习隔振的基本知识。 2 .学习隔振的基本原理。 3 .了解主动隔振和被动隔振效果的测量 【仪器和用具】 ZJY -601A 型振动教学试验仪、计算机、空气阻尼器 【实验原理 】 1.主动隔振 在一般隔振设计中，常常用振动传递比T 和隔振效率η来评价隔振效果。主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体的振动比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。一般，由物体传递到底座时常用力表示，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示，这样便于应用。 隔振效率：()%1001?-=T η (33-1) 传动比T ：() 222 22 211u D u u D T +-+= (33-2) 式中D 为阻尼比，u=激振频率和共振频率的比。 只有传递比小于才有隔振效果。因此T<1的区域称为隔振区。由图中的曲线可知：当 002f f f <<时，T<1。系统有放大作用；当0f f =时，系统发生共振，传递比极大；当 0032f f f <<时，作用有限；0063f f f <<时，隔振能力低（20—30dB ）；00106f f f <<时， 隔振能力中等（30—40dB ）；010f f >时，隔振能力强（>40dB ）;阻尼比D 对 T 的影响。虽然在 20< f f 的范围内，阻尼比的增大有效地降低共振时的位移振幅，但对20
主动隔振和混合隔振技术的现状
主动隔振和混合隔振技术的现状 振动系统包括三部分：振动源，振动传播路径及振动接受结构。振动隔离指的是在振动的传播途径中加入适当的元件，以减小传递到接收结构的振动强度。隔振技术广泛应用于土木、航空航天、精密制造与加工等领域。 隔振是振动控制中研究最多、应用最广的一项振动控制技术,大致分为被动隔振、主动隔振和主/被动混合隔振三类。被动隔振是在振动传播途径中加入被动元件，如弹簧，橡胶，空气弹簧等，以减小传递到接受结构的振动强度。结构简单、易于实现、工作可靠、不需要额外消耗外界能源是被动隔振的突出优点。鉴于此，被动隔振在工程中得到了广泛的应用。 随着科学技术的不断飞速发展，人们对结构的承载能力和振动控制精度提出了更高的要求：目前大型化、低刚度与柔性化是航天器结构的一个重要发展趋势。这些大型模块化的空间站、太阳能电池板、卫星天线、光学系统及其支撑体结构、空间机械臂等，要在相当长的时间内保证极高的运行精度；未来的人类社会对“制空天权的争夺将会愈演愈烈，空天军的作战空域在外层空间，对武器平台的精度和稳定度有着很高的要求，特别是激光平台等光机电一体系统需要对微米级的振动进行控制，因而对环境及系统本身振源的振动控制要求很高；近年来的精密仪器随着其功能的不断丰富，越来越趋向大型化，甚至已经有了总重量超过10吨的装置，由于装置的不断大型化，要将装置本身的固有频率维持在高水平已经变得很困难，因此就算以往根本不成问题的低频振动也受到了影响，这些将给传统的被动结构及振动控制方法带来严峻的考验，必须开发能够承受大的工作载荷并且对于低频振动也能有优异隔振性能的主动隔振系统。同被动隔振技术相比,主动隔振特别是对低频区和共振区振动的隔离具有明显的优势。最近几年，各技术先进国家竞相研究，并开始将其应用于某些大型的空间结构减振上，同时主动隔振技术特别适用于对微小振动的控制,广泛地用于精密仪器的隔振。 主动隔振是在被动隔振的基础上，加入能产生满足一定要求的作动器，或者用作动器代替被动隔振装置的部分或全部元件，根据所检测到的振动信号，应用一定的控制策略驱动作动器，从而达到抑制或消除振动的目的，它特别适用于超低频隔振和高精度隔振。主动隔振技术有着悠久的历史，可以追溯到18世纪，用离心摆调节蒸汽机转速和纵擒机调节钟表周期的应用中。从上世纪50年代起，主动控制减振取得三项技术突破，即实现机翼颤振的主动阻尼，提高了飞机航速；磁浮轴承控制离心机转子成功，创造出分离铀同位素的新工艺；主动隔振提供超静环境，保证惯导系统满足核潜艇和洲际导航的精度要求。真正使用电子技术进行主动振动控制开始于60年代，因此之后的十几年成为主动振动控制发展的重点突破阶段。从70年代起人们开始广泛探索主动振动控制在各个工程领域应用的阶
主动控制技术在设备减振中的应用
主动控制技术在设备减振中的应用 章艺1，代学昌1，张志谊2 （1. 上海船舶设备研究所，上海，200031，2. 上海交通大学振动研究所，上海，200240） 摘要：论文从设备减振降噪角度出发，通过应用振动主动控制技术中的自适应对 消方法进行结构振动控制。仿真和台架试验表明主动控制能够取得良好的减振效 果，为设备的主动减振进行了有益的探索。 1.概述 随着对船舶舒适性要求的不断提高，如何进一步降低船舶动力装置振动对船体的影响成为舰船设备研究的重点。针对上述问题目前采用的降噪措施主要包括两种途径：1）采用振动噪声更低的船用设备，2）用更为高效的隔振消声装置。随着计算机技术的发展，应用主动控制的隔振消声技术成为研究的热点。1989年日本神户大学的Mitsuhashi等人研究的带有液压伺服机构的船用柴油机双层隔振系统在拖船Fukae Maru Ⅲ上进行了试航试验，在（1-100）Hz频带范围内，中间质量的速度级衰减量大于30dB。2004年川崎重工的Moriyuki 等人采用电磁式主动执行机构的柴油发电机组主动隔振技术的研究成果。瑞典的Johansson 和Winberg等人在1995年承担的船用主动隔振的项目（A VIIS-Active Vibration Isolation in Ships），澳大利亚的Hansen等人承担的针对现役柯林斯级潜艇（Collins Class Submarine）进行的主动控制的海军咨询项目，这些研究均采用电磁式或电动式的执行器，研究成果已经成为产品，如法国的Metravib公司生产的电动式惯性质量执行器。该执行器已有成功应用的例子，如MTU公司针对游艇主机12V4000 M70进行的主动隔振等等。 2. 主动控制原理 图1理论分析模型图2 自适应控制原理图 考虑图1所示系统的主动减振，其中M1为设备，k1，c1为被动隔振器的刚度和阻尼，M2，k2为作动器的质量和刚度，其余质量和刚度为弹性基础的集总参数，f1为激励源的干扰力，f2为主动控制力。 考虑周期激励的控制问题，如图1所示的自适应控制，干扰力f1作为被控系统的干扰输入，x(n)是与f1相关的参考信号，x(n)经过FIR滤波器生成y(n)，再经过激振器产生控制力f2，f2作为被控系统的控制输入。e(n)为系统输出，也就是M3的加速度，e(n)反馈回自适应滤波器。 y(n)=w T(n)×X(n)，w(n)为滤波器系数，干扰力f1使M3产生振动，控制力f2的作用是使M3产生方向相反的振动，从而抵消由f1产生的振动，达到减振的目的。根据线性系统叠加原理将原系统按输入拆成两个系统的叠加，如图2所示，将前向通道（控制通道）近似地看成一个系数为H的FIR滤波器，通过系统辩识测出前向通道的脉冲响应函数，这样通过x(n)，w(n)，H就可以得到yc(n)的近似表达式。
1、隔振理论的要素及隔振设计方法
1、隔振理论的要素及隔振设计方法
隔振理论的要素及隔振设计方法采用隔振技术控制振动的传递是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身是振源的设备，为了减少它对周围的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少设备传到基础的力称为主动隔振，也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小，需要保护的设备，为了减少周围振动对它的影响，使用隔振器将它与基础隔离开来，减少基础传到设备的振动称为被动隔振，也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m（Kg）指作用在弹性元件上的力，也称需要隔离构件（设备装置）负 载的重量。 2、弹性元件的静刚度K（N/mm） 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T（N）/δ（m）。如果有多个弹性元件，隔振器安装在 隔振装置下，其弹性元件的总刚度计算方法如下： 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下
其总刚度1/K=（1/K1）+ （1/K2） + （1/K3） +（…） + （1/Kn）。 3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器，它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低，使用橡胶的品种有关，一般的计算办法是该隔振器的静刚度乘以动态系数d，动态系数d按下列选取： 当橡胶为天然胶，硬度值Hs=40-60，d=1.2-1.6 当橡胶为丁腈胶，硬度值Hs=55-70，d=1.5-2.5 当橡胶为氯丁胶，硬度值Hs=30-70，d=1.4-2.8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异，很难获得正确数值，通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取，Hs小时取下限，否则相反。 4、激振圆频率ω（rad/s） 当被隔离的设备（装置）在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率，激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=（n/60）×2π n—发动机（电动机）转速n转/分 5、固有圆频率ωn（rad/s） 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率，其与弹性元件（隔振器）刚度K的关系可由下式计算：ωn（rad/s）=√K（N/mm）÷m（Kg） 6、振幅A（cm） 当物体在激振力的作用下作简谐振动，其振动的峰值称为振幅，振幅的大小按下列公式计算：A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率，ω=2πn÷60（rad/s） 7、隔振系数η（绝对传递系数）
隔振原理
书：机械振动与噪声学 赵玫，周海亭， 陈光冶，朱蓓丽 科学出版社2004年9月第1版 2008年1月第三次印刷 P135 隔振：就是在振源和设备或其他物体之间用弹性或阻尼装置连接，使振源产生的大部分能量由隔振装置吸收，以减小振源对设备的干扰。 分类：主动隔振（积极隔振） 被动隔振（消极隔振） 如图所示，其中： m —机器的质量 k —弹性装置的刚度 c （或h/ω）—弹性装置的阻尼 当机器的振幅为0X 时，它传递到底座上的力有两部分：一部分通过 弹簧传递到基础上，即弹簧力0kX ；另一部分是由阻尼器传到地基上 的力，即阻尼力0X c ω（或0hX ）。机器的受力分析和力矢量的关系如 图所示，传递到地基上的力幅T F 是上述两力的矢量和。 ()()()20202021ωζω+=+=kX X c kX F T 由式（4-23）()()222000 21/ωζωμ+-==kX kX F 代入上式得：()()()222202121ωζωωζ+-+=F F T 定义力传递率为：0F F S T ==刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力 则()()()222202121ω ζωωζ+-+===F F S T 刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力 当阻尼忽略不计时，0=ζ
2011ω-==F F S T 将上式画成力传递曲线，如下图所示，从图中可以看出： （1）当1<<ω时，1≈S ，当系统的固有频率远大于激励频率时，隔振效果几乎没有； （2）当2<ω时，1>S ，不但没有什么隔振效果，反而会将原来的振动放大； （3）当1=ω时，系统还要产生较大的共振振幅； （4）当2>ω时，1减振与隔振的概念
一、减振与隔振的概念 减振是工程上防止振动危害的主要手段。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率，在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多，但费用昂贵，普通工程机械中应用较少。被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振。 为了防止或限制振动带来的危害和影响，现代工程中采用了各种措施，归纳起来有以下几条原则： 1．减弱或消除振源（主动减振） 这是一项积极的治本措施。如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的，可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。 2．远离振源（被动隔振） 这是一种消极的防护措施。如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间，以及运输繁忙的铁路、公路等。 3．提高机器本身的抗振能力（主动减振） 衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度，动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。动刚度越大，则机器结构在动态力作用下的振动量越小。 4．避开共振区 根据实际情况尽可能改变系统的固有频率（主动减振）或改变机器的工作转速（被动减振），使机器不在共振区内工作。
5．适当增加阻尼（阻尼吸振） 阻尼吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅迅速衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作用，尤其在共振区内甚为显著。 6．动力吸振（被动吸振） 对某些设备上的测量或监控仪表，采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针，提高测量精度。 7．采取隔振措施 用具有弹性的隔振器，将振动的机器（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响周围的设备，这就是主动隔振或积极隔振；或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离，使不受周围振源的影响，这就是被动隔振。 下面介绍隔振的基本理论。 被隔振的机器或设备与隔振器相比，可认为前者只有质量而不计弹性，后者是只有弹性和阻尼而不计质量，这样在只考虑单方向振动的情形下，可简化为单自由度隔振系统，如图14-16所示。图中m为机器或设备及底座的质量，k和c为隔振器的刚性系数和粘滞阻尼系数。
被动隔振实验
实验八被动隔振实验 一、实验目的 1．建立被动隔振的概念。 2．掌握被动隔振的基本方法。 3．学会测量、计算被动隔振系数和隔振效率。 二、实验装置框图 本实验用在电动式激振器激励下振动的简支梁模拟地基，用质量块m模拟被隔振的仪器设备，实验装置与测试仪器框图如图8-1所示。 图8-1实验装置框图 三、实验原理 防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少运动的传递，称为被动隔振。被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示。 隔振效率： ()% 100 1? - =T η
() 222 22 211u D u u D T +-+= 传动比 T ： 式中D 为阻尼比，u=为激振频率和共振频率的比。 被动隔振的隔振原理和隔振效果与主动隔振相似。 四、实验步骤 1．隔振器安装 把小的空气阻尼器和质量块组成的弹簧质量系统固定在梁中部，速度传感器放上面，压电加速度传感器放在梁的下面。 2．安装激振器 把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和DH1301扫频信号源输出接口。 1、 连接仪器和传感器 把加速度传感器输出信号接到数采分析仪的振动测试通道； 把速度传感器输出信号接到数采分析仪的应变测试通道。 4．仪器参数设置 打开数采仪器的电源开关，开机进入DHDAS2003数采分析软件的主界面，设置采样率、量程范围，输入加速度传感器、速度传感器的灵敏度。 5．打开四个窗口，分别显示二个通道的时间波形信号和频谱信号，并且加速度信号要经积分运算变换为速度信号。 6． 采集并显示数据 调节扫频信号源的输出频率，使梁产生共振。在各窗口中分别读取当前振动的最大值、频率值0f 、振幅以及第一通道的峰值1A 和第二通道的峰值2A 。 7．改变激振频率，分别测量002f f f < <、00f f =、0032f f f <<、0063f f f <<、 00106f f f <<、010f f >时，上下传感器的振动幅度。 8．根据所测幅值计算传动比和隔振效果 隔振传动比： 2 1 A A T =0 f f
1隔振理论的要素及隔振设计方法
隔振理论的要素及隔振设计方法采用隔振技术控制振动的传递就是消除振动危害的重要途径。 隔振分类 1、主动隔振 对于本身就是振源的设备,为了减少它对周围的影响,使用隔振器将它与基础隔离开来,减少设备传到基础的力称为主动隔振,也称为积极隔振。 2、被动隔振 对于允许振幅很小,需要保护的设备,为了减少周围振动对它的影响,使用隔振器将它与基础隔离开来,减少基础传到设备的振动称为被动隔振,也称消极隔振。 隔振理论的基本要素 1、质量m(Kg)指作用在弹性元件上的力,也称需要隔离构件(设备装置)负载的 重量。 2、弹性元件的静刚度K(N/mm) 在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为刚度 K=T(N)/δ(m)。如果有多个弹性元件,隔振器安装在隔振装置下,其弹性元件的总刚度计算方法如下: 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚度K=K1+K2+K3+…+Kn。 如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下其总刚度1/K=(1/K1)+ (1/K2) + (1/K3) +(…) + (1/Kn)。
3、弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器,它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的 高低,使用橡胶的品种有关,一般的计算办法就是该隔振器的静刚度乘以动态系数d,动态系数d按下列选取: 当橡胶为天然胶,硬度值Hs=40-60,d=1、2-1、6 当橡胶为丁腈胶,硬度值Hs=55-70,d=1、5-2、5 当橡胶为氯丁胶,硬度值Hs=30-70,d=1、4-2、8 d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异,很难获得正确数值,通常只考虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取,Hs小时取下限,否则相反。4、激振圆频率ω(rad/s) 当被隔离的设备(装置)在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率,激振力可视为发动机或电动机的常用轴速n 其激振圆频率的计算公式为ω=(n/60)×2π n—发动机(电动机)转速n转/分 5、固有圆频率ωn(rad/s) 质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率,其与弹性元件(隔振器)刚度K的关系可由下式计算:ωn(rad/s)=√K(N/mm)÷m(Kg) 6、振幅A(cm) 当物体在激振力的作用下作简谐振动,其振动的峰值称为振幅,振幅的大小按下列公式计算:A=V÷ω V—振动速度cm/s ω—激振圆频率,ω=2πn÷60(rad/s) 7、隔振系数η(绝对传递系数) 隔振系数指传到基础上的力F T与激振力F O之比,它就是隔振设计中一个主要
主动隔振实验
实验七主动隔振实验 一、实验目的 1、了解隔振的基本知识。 2、了解隔振的基本原理。 3、掌握主动隔振效果的测量。 二、实验装置框图 图7-1实验装置框图 三、实验原理 振动的干扰对人、建筑物以及仪表设备都会带来直接的危害，因此振动的隔离涉及到很多方面。隔振的作用有两个方面：一、减少振源振动传至周围环境；二、减少环境振动对物体或设备的影响。二者原理相似，性能也相似。原理就是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少运动的传递，称为被动隔振。 在一般隔振设计中，常常用振动传递比T和隔振效率η来评价隔振效果。主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体的振动比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。一般，由物体传递到底座时常用力表示，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示，这样便于应用。
隔振效率：()%1001?-=T η 传动比T ：() 2 2 2 2 22 11u D u u D T +-+= 式中D 为阻尼比，u=激振频率和共振频率的比。 只有传递比小于才有隔振效果。因此T<1的区域称为隔振区。由图中的曲线可知： 1、当002f f f < <时，T<1。系统有放大作用； 2、当00f f =时，系统发生共振，传递比极大； 3、当0032f f f <<时，作用有限 4、0063f f f <<时，隔振能力低（20—30dB ）； 5、00106f f f <<时，隔振能力中等（30—40dB ）； 6、010f f >时，隔振能力强（>40dB ）; 7、阻尼比D 对T 的影响。 1)虽然在20< f f 的范围内，阻尼比的增大有效地降低共振时的位移振幅，但对 20< f f 的隔振区，却反而使传递比增高，对隔振不利。 2)在20> f f 时，D=0与D=0.1的两条曲线极为接近，这就是说，阻尼比D 在此 范围内变化时，T 值的差异不大。因此，在实际工程中，一般采用D 值 四、实验步骤 1、 仪器安装 把空气阻尼器（1kg ）和质量块组成的弹簧质量系统固定在底座中部，速度传感器放上面，接入数采仪的应变通道，压电加速度传感器放在底座上，接入采集仪的电荷通道将调速电机安装到隔振器上，电机连线接到调压器上。 2、开机进入打开控制分析软件，设置采样频率等参数，正确输入传感器灵敏度，设置双通道时间和频谱示波，并将加速度通道信号积分处理，变为速度显示。 4、调节调压器，使系统产生共振，从频谱图和时间波形中读取频率值0f 以及第一通道的峰值1A 和第二通道的峰值2A 。 f f
隔振基本原理
隔振基本原理 主动隔振和被动隔振的共同点是安装减振器(弹簧)，但减振器安上去后，可能使要保护的电子产品的振动减小了。也可能使振动比原来更大。因此必须了解振动的基本原理，否则可能会得到相反的结果。 1．病动系统的组成 机械振动时物体受交变力的作用，在莱一位置附近做往复运动。如电动机放在一简 支梁上，当电动机旋转时，由于转子的不平衡质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动。当限制其左右方向的运动时，就构成了最简单的上下方向的振动(单自由 度系统的正弦振动)，如图5—50(a)所示。亿宾微电子电动机放在简支梁上，电动机的转动中心在0 点，转子质量为mf，重心偏移在口点，偏心距为‘，转子转动的角速度为m，则转动时，转子 产生的离心力为EJ，zJ的垂直分量为y2，水平分量为D：。 如果限制左右方向的运动，则电动机仅受yJ的交变作用。如果只考虑简支梁的弹 性，不计其质量，电动机连同底座的质量为m，视为一个集中质量，则电动机的振动模型可表示为图5—50(b)，该图即为其力学模型。研究机械振动时，往往把实际的复杂系统进行简化，抓主要因素，得出力学模型，然后用力学模型进行分析计算。几种常见的振动力学模型如图5—5l所示，5—51(a)是单自由度系统自由振动；图5—51(b)是单自由度系统阻尼自由振动；图5—51(c)、5—51(d)是单自由度系统的强迫振动的两种形式。固5—5l(c)中激振以交变力形式存在，图5—51(d)中激振以支承振动位移的形式加于系统。
物体呼弹性回复力和重力的作用，并只能在一个方向上振动的机械振动称为单自
从图5—52(b)可以看出，这种振动只要一开始，就会不停地进行下去，这显然是不行的。只要给振动系统加上阻尼f(常用阻尼比D表示)，如图5—5l(b)所示，振动就很挟消失，这种振动称为阻尼自由振动。 3．单自由度系统的阻尼强迫振动 实际产品的持续振动是取外来激振对弹性系统做功，即输入能量以弥补阻尼所消耗 的能量来进行的。激振有两种形式产种情况是以交变力的形式徽振，激振力幅值为认， 如图5—51(c)所示；AT90CAN64另一种情况是以支承正弦振动的形式结出，位移的幅值为A‘，如图5— 51(d)所示。这两种情况造成产品振动的结果是一样的，它们只沿一个方向振动，并且都 有阻尼器，因此我们把这种振动方式称为单自由度系统的阻尼强迫振动。单自由度系统 的阻尼强迫振动也是常见的一种振动形式。