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3之比称为刚度K=T(N)/ S (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二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/K n)

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3 (rad⑸

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3 =(n/60) X 2 n

n—发动机(电动机)转速n转/分

5、固有圆频率3 n(rad/s)

质量m的物体作简谐运动的圆频率3 n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：3 n(rad⑸二V K(N/mm尸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—3

V—振动速度cm/s

3—激振圆频率，3 =2 n n+ 60(rad/s)

7、隔振系数n (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要素，隔振系数按不同的隔振类型分别选取，一般选择范围0、25-0、01,最佳选择范围为0、11-0、04。

&频率比（Z）

系统的激振频率3与固有频率3 n之比称为频率比乙它的大小可根据选取的隔振效率来计算:Z > 1-V n，在隔振系统中只有Z > V2,即n < 0、5才有隔振效果。

9、阻尼系数C

当固体（弹性体）在外力作用下产生变形，以滞后形式消耗能量产生的阻尼称为阻尼系数，作为橡胶隔离器来说，它的大小可按下列公式计算：C= （3 K+3 n, B为力学材料损耗固子。B值按橡胶硬度与胶料品种选取。

K —弹性体动刚度

3 n—弹性体固有频率

10、临界阻尼Ce

临界阻尼就是一个系统内粘滞阻尼的最低值，它允许系统偏离后回到初始位置而不产生振动。

11、阻尼比Z

在有粘滞阻尼系统中，实际的阻尼系数C与临界阻尼系数Ce之比称为阻尼比

Z =C/Ce,在橡胶隔离器中按胶料品种及硬度确定：

胶料为天然胶时, 阻尼比为0、025-0、075

胶料为丁腈胶时, 阻尼比为0、075-0、15

胶料为氯丁胶时, 阻尼比为0、075-0、30 胶料为丁基橡胶时, 阻尼比为0、12-

0 、50

阻尼比随着硬度H的增加而增加，H=40时，取下限,H=70时,取上限。

在有阻尼的隔振设计中，设3d为有阻尼时的固有频率，®n为无阻尼时的固有频率,a为材料的衰减系数，3 d=Vw n2-a2

Z （阻尼比）=C/Ce二a/ 3 n a= Z3 n

3 d=^3 n2-（Z3 n ） 2= 3 n 1- Z2

当Z =0、05 时，3 d=0、998753 n

当Z =0、2 时，3 d=0、983 n

3 d~3 n

因阻尼比在隔振设计中影响很小, 所以在隔振设计中, 一般对阻尼比不进行考虑。

隔振系统的特性

1、隔振效率（n ）（绝对传递率）在主动隔振系统中为传到基础上的力F T与激振力

F O之比，在被动减振中为设备的振幅与基础振幅之比。

2、相对传递率在被动隔振系统中，相对传递率为被隔振设备相对基础的位移，5

o二A-U,与基础位移幅值U之比，即n R= 5 o/U, 5o影响隔振效果，就是隔振要求的最小间隙。

3、运动响应B ,在主动隔振系统中，设备的位移振幅,A与静变位Ast之比,为运动响

应，即B二A/Ast,由于Ast= F O/K ,所以B =AK/F O ,为保证设备在隔振过程

中具有足够的活动空间，隔振器具有的间隙应大于设备的位移振幅A,运动响

应也称动力放大系数。

隔振设计的步骤

1、通过计算, 测量对比或调查统计等方法确定被隔离设备的原始数据, 包括设备及

安装台座的尺寸, 重量, 重心与中间主惯轴的位置, 以及振源的大小, 方向频率或频谱。

2、根据隔振的具体要求, 主动隔振时允许传到基础上的力, 被动隔振时设备允许

的振幅确定隔振系统中的隔振效率n与运动响应B ,按公式Z> 1-V n，计

算频率比乙按频率比Z= 3 + 3 n计算系统的固有频率3 n,如果在设备上作用着多个振源，在计算频率比Z时,应取激振频率3的最小值，对于多自由度系统, 应取系统的最高固有频率, 以保证各个激振频率与固有频率都能满足Z=2、5-5 的要求。

3、根据公式K=1/Z2X m X3 2计算隔振器的总刚度，其中Z-频率比,m-隔振物体的质

量(Kg), 3 - 激振频率(rad/s), 如果有n 个隔振器并联安装, 每个隔振器的刚度为K1=K/n 。

对多自由度的隔振系统可先估计隔振器的刚度, 再验算固有频率。

4、计算主动隔振时传递到基础的力, 或被动隔振时设备的振幅, 核算就是否符合隔

振要求, 如果不满足要求, 可适当增加设备底座的重量, 进一步降低设备的重心位置, 或改变减震器的参数。