環(huán)保工程師輔導(dǎo)之振動(dòng)污染防治工程原理

　　復(fù)習(xí)要求：

　　1、掌握振動(dòng)隔離的基本方法和提高隔振效率的基本原則。

　　2、了解阻尼減振的基本方法。

　　一、振動(dòng)隔離的基本原理

　　1、隔振措施分類(lèi)

　　隔振定義:是指在振動(dòng)與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)與需要防振的機(jī)器設(shè)備之間安裝具有一定彈性性質(zhì)的裝置，使得振動(dòng)源與基礎(chǔ)之間或設(shè)備之間的近剛性連接成為彈性連接，以隔離或減少振動(dòng)能量的傳遞，從而達(dá)到減振降噪的目的。

　　隔振可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是積極隔振，另一類(lèi)是消極隔振。

　　2、隔振原理

　　幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)：

　　(1)激振頻率：也稱(chēng)擾力頻率，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力頻率，單位為赫茲( )，用符號(hào) 表示;有時(shí)用圓頻率表示，符號(hào)為 ， 。

　　(2)隔振系統(tǒng)固有頻率：隔振器的工作頻率，用 或 來(lái)表示。 。

　　(3)干擾力：也稱(chēng)擾力，即振源(機(jī)器設(shè)備等)的激發(fā)力。

　　(4)傳遞力：指擾力在通過(guò)隔振系統(tǒng)后傳遞過(guò)去的力。

　　(5)頻率比：指干擾力頻率和隔振系統(tǒng)固有頻率的比值，用 表示， 。

　　(6)阻尼比：即阻尼系數(shù)之比，用 表示， 。其中 為阻尼器的阻尼系數(shù); 為隔振系統(tǒng)的臨界阻尼系數(shù)，即外力停止作用后，使系統(tǒng)不能產(chǎn)生振動(dòng)的最小阻尼系數(shù)。

　　系統(tǒng)隔振的基本原理：

　　振動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型按運(yùn)動(dòng)自由度劃分有單自由度振動(dòng)和多自由度振動(dòng)兩類(lèi);按照有無(wú)阻尼可劃分為有阻尼振動(dòng)和無(wú)阻尼振動(dòng)兩類(lèi);按有無(wú)外力的作用可劃分為受迫振動(dòng)和自由振動(dòng)兩類(lèi)。從隔振角度出發(fā)，其隔振的基本原理有其共性。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的振動(dòng)系統(tǒng)，但它卻包含了振動(dòng)及其控制原理及其多數(shù)實(shí)踐中的常見(jiàn)內(nèi)容。因此，這里以單自由度振動(dòng)系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單地說(shuō)明隔振設(shè)計(jì)的基本原理。

　　單自由度系統(tǒng)模型，它由質(zhì)量為 的質(zhì)量塊和彈性系數(shù)為 的彈簧組成。系統(tǒng)受到的干擾力為 ，傳遞力為 ，則此隔振系統(tǒng)的固有頻率為：

　　當(dāng)不考慮系統(tǒng)的阻尼時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為： ，其穩(wěn)態(tài)解為： 令 ，則通過(guò)隔振系統(tǒng)傳遞給地基的干擾力為： 定義主動(dòng)隔振的傳遞比T為傳遞基礎(chǔ)的力幅 與擾力力幅 之比： 由上式可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng) 時(shí)，即 時(shí)，隔振系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞比在理論上為無(wú)窮大，此時(shí)非但不能隔振反而使振動(dòng)加劇，這顯然不是設(shè)計(jì)者所期望的。

　　當(dāng)隔振系統(tǒng)存在阻尼時(shí)，通常不會(huì)出現(xiàn)這種情形。在考慮系統(tǒng)阻尼時(shí)，隔振系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為：

　　引入臨界系數(shù) 和阻尼比 ，則方程的解為：

　　式中 ，是傳遞干擾外力的相位差。有阻尼時(shí)，阻尼元件也會(huì)傳遞振動(dòng)，傳遞力為 ，通過(guò)隔振系統(tǒng)傳遞的干擾力為 。在穩(wěn)態(tài)下有：

　　傳遞干擾力的幅度為： 振動(dòng)傳遞比為： 與無(wú)阻尼時(shí)振動(dòng)傳遞比公式比較可發(fā)現(xiàn)，有阻尼時(shí)，系統(tǒng)即使出現(xiàn) 的狀態(tài)，隔振系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞比將不再為無(wú)窮大，此時(shí)的傳遞比由阻尼的大小決定。

　　環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師輔導(dǎo)方案

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