振动的隔离与阻尼减振
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阻尼减震原理
阻尼减震原理是指通过增加阻尼来减少振动或震动的力量。
在工程学和物理学中,阻尼减震原理被广泛应用于各种机械系统和结构中,以减少振动对系统的影响,保护设备和结构的安全稳定运行。
下面将详细介绍阻尼减震原理的相关知识。
阻尼减震原理的基本概念是通过增加阻尼来吸收振动能量,从而减少振动的幅
度和频率。
在实际应用中,常见的阻尼减震装置包括减震器、阻尼器和缓冲器等。
这些装置通过消耗振动能量或改变振动系统的固有频率来实现减震效果。
在机械系统中,阻尼减震原理的应用可以有效降低机械设备的振动和噪音,延
长设备的使用寿命,提高设备的工作效率。
例如,汽车的减震器就是利用阻尼减震原理来减少车辆行驶时的颠簸和震动,提高乘坐舒适性和行驶稳定性。
在建筑工程中,阻尼减震原理也被广泛应用于高层建筑和桥梁结构中。
通过设
置阻尼器和减震器等装置,可以有效减少地震、风载等外部作用下结构的振动,提高建筑物的抗震性能和安全性能。
此外,阻尼减震原理还被应用于航天器、船舶、风力发电机等领域。
在航天器
和船舶中,阻尼减震装置可以减少机体受到的外部振动和冲击,提高设备的稳定性和安全性;在风力发电机中,阻尼减震原理可以减少风车叶片的振动,提高发电效率和延长设备寿命。
总之,阻尼减震原理作为一种重要的减震技术,在工程学和物理学领域具有广
泛的应用前景。
通过合理应用阻尼减震原理,可以有效减少振动对系统的影响,保护设备和结构的安全稳定运行,提高工作效率和使用寿命。
希望本文介绍的阻尼减震原理相关知识对您有所帮助。
振动系统的自由振动与阻尼振动振动系统是研究物体在受外力作用下发生振动的系统。
振动系统包括质点振动和连续体振动两种类型。
其中,自由振动与阻尼振动是两种常见的振动形式。
本文将就振动系统的自由振动与阻尼振动进行探讨。
一、自由振动自由振动指的是在没有任何外力作用下,振动系统发生的振动。
在自由振动中,不考虑阻尼以及外力引起的影响,系统能够保持自身的振动频率。
1.简谐振动简谐振动是自由振动的一种特殊情况,具有周期性、等幅且频率恒定的特点。
在简谐振动中,振动系统的回复力与位移成正比,且反向相对。
2.振动的阶数振动的阶数指的是振动周期中的一个完整振动过程。
对于一个简单的振动系统,其振动阶数为一。
而对于复杂的振动系统,则需要通过求解微分方程来确定振动阶数。
二、阻尼振动阻尼振动是在振动系统中存在阻力或摩擦力的情况下发生的振动。
阻尼振动可以分为三种类型:无阻尼振动、临界阻尼振动和过阻尼振动。
1.无阻尼振动无阻尼振动是指在没有阻力作用下进行的振动。
在无阻尼振动中,振动系统的振幅将保持不变。
2.临界阻尼振动临界阻尼振动是指振动系统受到与阻尼振动相等的阻力时的振动情况。
在临界阻尼振动中,振动系统回复到平衡位置所需的时间最短。
3.过阻尼振动过阻尼振动是指振动系统受到大于临界阻尼的阻力时的振动情况。
在过阻尼振动中,振动系统会经历一段时间的减振过程,直至回到平衡位置。
三、振动系统的应用振动系统广泛应用于各个领域。
其中一些具体的应用包括:1.钟表:钟表中的振荡器通常采用自由振动,通过调整振荡器的频率来实现时间的精确计量。
2.建筑工程:在大型建筑工程中,通过振动系统可以进行结构的模拟和分析,以确保建筑物在地震等自然灾害中的安全性。
3.交通工具:汽车、飞机等交通工具中的悬挂系统和减震系统都采用了振动系统的原理,以提供更加平稳的行驶体验。
4.音乐乐器:各种乐器中的共鸣器、弦线等部件都属于振动系统的范畴,通过改变振动频率和振幅可以产生不同的音调和音色。
阻尼减震和隔振的原理区别阻尼减震和隔振是两种常见的减震控制方法,它们在原理和应用场景上有一定的区别。
阻尼减震是一种通过增加系统的阻尼来减小振动幅度的方法。
在实际系统中,振动往往是由于系统存在不稳定的共振频率或共振模态引起的,而阻尼可以通过吸收系统的振动能量来减小振幅,并且降低系统共振的危害性。
阻尼减震的原理可以通过振动系统的阻尼比以及阻尼对系统动力学特性的影响来解释。
阻尼比是描述阻尼效应强弱的比值,即阻尼力和系统的临界阻尼力之比。
当阻尼比小于1时,系统处于过阻尼状态,振动幅度较小且趋于稳定;当阻尼比等于1时,系统处于临界阻尼状态,振动幅度最小但需要的时间最长;而当阻尼比大于1时,系统处于欠阻尼状态,振动幅度大且持续时间较短。
因此,合理选择适当的阻尼比可以有效控制系统的振动幅度。
在阻尼减震中,常用的减震器有阻尼器、液体阻尼器、摩擦减震器等。
阻尼器中通常用高频阻尼器来吸收系统高频范围内的振动能量,而低频阻尼器则用来分散和吸收系统低频范围内的振动能量。
液体阻尼器通过液体的粘滞阻力和离心力来消耗振动所带来的能量,在大多数情况下能够提供较好的阻尼效果。
摩擦减震器则是通过材料之间的摩擦力来吸收振动能量,其实现简单且成本较低。
隔振是一种通过隔离系统与外界环境的接触来减小振动幅度的方法。
在实际工程中,许多设备受到地震、机械冲击或交通振动等外部振动的干扰,而隔振技术可以将这些外部振动隔离,从而保护设备的正常工作。
隔振的原理可以通过系统的共振频率以及隔振材料的固有频率来解释。
在隔振中,系统具有的共振频率是关键。
当外部振动频率接近系统的共振频率时,系统振幅会大幅度增大,从而产生共振现象。
而隔振系统则会添加隔振垫、弹簧、隔振支座等隔振材料,这些材料具有较低的固有频率,即其自身的共振频率较高。
通过合理设计隔振系统的刚度和阻尼等参数,可以使得系统的共振频率远离外部振动频率,从而减小振动幅度。
在隔振中,常见的隔振材料有弹簧、橡胶隔振垫、隔振支座等。
简述阻尼减震的原理
阻尼减震是一种通过增加阻尼器来减少结构振动和抗震的方法。
其基本原理可以概括为:
1. 结构受到冲击或波动力时会发生振动,而振动会造成结构的应力和位移。
2. 在结构中设置阻尼器,其可以消耗结构的振动能量,降低结构的响应。
3. 常见的阻尼器有黏性阻尼器、液体阻尼器、固体阻尼器等,它们BASED利用黏滞力、流体摩擦等机制消耗能量。
4. 阻尼器Parameters如阻尼系数需要根据结构特点精心设计,将其阻尼频率调谐至接近结构固有频率。
5. 当输入振动频率接近结构频率时,会发生共振,阻尼减震通过增大阻尼可以有效减弱共振响应。
6. 采用局部阻尼和整体阻尼相结合,可以针对性地控制结构在关键部位和关键频率的响应。
7. 阻尼减震降低了结构承受的应力和变形,提高了结构的整体刚度和抗震性能。
8. 在设计中需考虑阻尼器Target填充性和散热问题,并适当预留维护空间。
综上所述,这些是关于阻尼减震基本原理的简要概括,希望对您有所帮助。
如您需要了解更多细节,可以进一步提问。
振动是造成工程结构损坏及寿命降低的原因,同时,振动将导致机器和仪器仪表的工作效率、工作质量和工作精度的降低。
控制振动的一个重要方法就是隔振。
从振动控制的角度研究隔振,不涉及结构强度的计算,它只是研究如何降低振动本身。
这里所介绍的隔振方法,就是将振源与基础或连接结构的近刚性连接改成弹性连接,以防止或减弱振动能量的传递,最终达到减振降噪的目的。
隔振的作用有两个方面:一是减少振源振动传至周围环境;二是减少环境振动对物体或设备的影响。
原理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设备或仪表仪器,以减小运动的传递,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振动之比,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。
隔振效率: η=(1- T ) ·100%传递比T : ]u D )u -/[(1u D (1T 222222++=)式中D 为阻尼比,0f u f =为激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于1才有隔振效果。
因此T<1的区域称为隔振区。
隔振可以分为两类,一类是对作为振动源的机械设备采取隔振措施,防止振动源产生的振动向外传播,称为积极隔振或主动隔振;另一类是对怕受振动干扰的设备采取隔振措施,以减弱或消除外来振动对这一设备带来的不利影响,称为消极隔振或被动隔振。
对于薄板类结构振动及其辐射噪声,如管道、机械外壳、车船体和飞机外壳等,在其结构表面涂贴阻尼材料也能达到明显的减振降噪效果,我们称这种振动控制方式为阻尼减振。
隔振,就是在振动源与地基、地基与需要防振的机器设备之间,安装具有一定弹性的装置,使得振动源与地基之间或设备与地基之间的近刚性连接成为弹性连接,以隔离或减少振动能量的传递,达到减振降噪的目的。
振动系统的自由度和阻尼对振动的影响如何一、振动系统的自由度振动系统的自由度是指系统在空间中独立运动的数量。
在物理学中,一个自由度通常指的是一个物体在某个参考系下可以独立运动的程度。
对于振动系统来说,自由度决定了系统的复杂程度和可能的状态。
1.单自由度系统:指系统在空间中只能沿一个方向或一个轴进行振动。
例如,一根弹簧振子就是一个单自由度系统。
2.多自由度系统:指系统在空间中有多个方向或多个轴可以进行振动。
例如,一个弹簧-质量系统,如果它可以在三维空间中的任意方向振动,则它是一个三自由度系统。
二、阻尼对振动的影响阻尼是振动系统中能量耗散的机制,它会使振动的振幅逐渐减小,直至振动停止。
阻尼对振动的影响主要表现在以下几个方面:1.阻尼比:阻尼比是描述阻尼特性的一个参数,定义为阻尼力与恢复力的比值。
阻尼比越大,系统的振动衰减越快,振幅减小得越迅速。
2.阻尼对振动幅值的影响:在初始阶段,阻尼对振动幅值的影响较小,但随着振动时间的增加,阻尼作用逐渐明显,振幅逐渐减小。
3.阻尼对振动周期的影响:阻尼对振动周期没有直接影响,振动周期仅与系统的弹性特性和质量有关。
4.阻尼对振动稳定性的影响:适当的阻尼可以提高振动的稳定性,防止系统发生过度振动或共振。
然而,过大的阻尼可能会导致系统过早地停止振动,影响某些应用中的振动性能。
三、自由度和阻尼的相互作用自由度和阻尼的相互作用表现在以下几个方面:1.自由度越多,系统可能出现的振动状态越多,同时阻尼对振动的影响也越复杂。
2.在多自由度系统中,各个自由度之间的振动可能会相互耦合,使得系统的振动特性更加复杂。
3.阻尼的存在可能会影响自由度之间的耦合关系,从而改变系统的振动特性。
综上所述,振动系统的自由度和阻尼对振动的影响是多方面的,它们相互作用决定了系统的振动特性。
了解这些知识点有助于我们更好地分析和解决实际问题。
习题及方法:1.习题:一个单自由度弹簧振子在无阻尼状态下做简谐振动,其质量为m,弹簧常数为k,振动的初始位移为A。
振动的隔绝措施1. 简介在工业生产和日常生活中,振动是一个常见的问题。
振动不仅会给设备带来损坏,还会对人体健康产生不良影响。
因此,为了减少振动对设备和人体的危害,需要采取适当的隔绝措施。
本文将介绍一些常见的振动隔绝措施,包括减少振动源、隔离振动传输途径以及改善受振设备的设计等方面。
2. 减少振动源减少振动源是最直接和有效的方式之一。
以下是几种减少振动源的常见方法:2.1. 平衡和校准对于旋转机械设备,不平衡质量和校准不良是引起振动的主要原因之一。
因此,在使用这些设备之前,应该进行平衡和校准。
平衡是通过在转子上添加平衡质量或调整质量分布来消除不平衡。
校准则是确保设备的工作参数符合规范。
2.2. 振动控制器振动控制器是一种专门设计用于减少振动的装置。
它可以监测振动并根据需要采取相应的措施来控制振动。
例如,当振动超过一定阈值时,振动控制器可以自动调整设备运行参数,减少振动产生。
2.3. 振动吸收材料振动吸收材料是一种能够吸收振动能量的特殊材料。
它们可以被用于包裹振动源,从而减少振动的传输。
3. 隔离振动传输途径除了减少振动源,隔离振动传输途径也是一种有效的振动隔离措施。
以下是几种常见的振动传输途径隔离方法:3.1. 弹性支撑弹性支撑是通过使用弹性材料来减少振动传输的一种方式。
例如,通过在机械设备的底座和基础之间添加弹性材料,可以减少振动传输。
3.2. 隔振器隔振器是一种专门设计用于隔离振动的装置。
它可以分离振动源和受振设备,阻止振动的传输。
隔振器有许多种类型,包括弹簧隔振器、气垫隔振器和液体隔振器等。
3.3. 振动吸收器振动吸收器是一种能够吸收振动能量的装置。
它可以被放置在振动传输途径上,从而减少振动的传输。
例如,在管道上安装振动吸收器可以减少振动的传输到其他部分。
4. 改善受振设备的设计除了减少振动源和隔离振动传输途径,改善受振设备的设计也是减少振动的重要手段。
以下是一些常见的改善受振设备设计的方法:4.1. 结构优化通过对受振设备的结构进行优化,可以减少振动的产生和传输。
减震阻尼工作原理
减震阻尼是指在机械或结构物受到外界振动或冲击力时,通过某种方式减小或消散振动或冲击能量的过程。
减震阻尼可用于各种工程设计中,以保护设备和结构物的安全性和稳定性。
减震阻尼的工作原理是通过消耗能量来减小振动的幅度或将振动能量转化为其他形式的能量。
其中常用的减震阻尼方式包括液体阻尼、摩擦阻尼和材料阻尼等。
液体阻尼是一种常见的减震阻尼方式。
其工作原理是通过液体在阻尼器内部的流动和摩擦来消耗振动能量。
液体阻尼器通常由一个密封的容器和流体填充物组成。
当受到振动力时,液体在容器内流动,产生阻尼力,并将振动能量逐渐转化为热能。
这种方式能够有效地减小振动的幅度并降低结构的应力。
摩擦阻尼是另一种常见的减震阻尼方式。
其工作原理是通过材料表面的摩擦产生阻尼力来减小振动的幅度。
摩擦阻尼器通常由两个相对运动的表面组成,表面之间的摩擦力会消耗振动能量。
这种方式可以通过调整摩擦系数和接触面积来控制减震效果。
材料阻尼是利用某些特殊材料在振动过程中的内部分子运动来消耗振动能量的一种方式。
这种材料具有较高的内部阻尼特性,能够将振动能量迅速转化为微小的分子热运动。
材料阻尼器通常由这种特殊材料制成,能够有效地抑制振动幅度。
减震阻尼在工程中起到了重要的作用,它能够有效地保护结构
物免受振动和冲击的损害,提高设备的运行稳定性和寿命。
不同的减震阻尼方式可以根据具体的应用场景和需求进行选择和设计,以达到最佳的减震效果。
机械振动隔离技术原理及应用机械振动隔离技术是一种能够对机械设备进行隔振的技术,该技术依靠隔离元件将机械振动转化为热能或其他形式的能量消耗,从而达到降低噪声和振动幅值的目的。
该技术在很多领域都得到了广泛的应用,如飞机、船舶、汽车、燃气轮机、电机等。
一、机械振动隔离技术原理机械振动隔离技术原理核心是隔离元件的使用。
隔离元件有多种类型,如弹簧隔离、气垫隔离、液压隔离和电磁隔离等。
这些隔离元件均能在不同的条件下有效地对机械振动进行隔离,从而减少噪声和振动幅值。
弹簧隔离:在机械装置中,通过安装弹簧隔离元件来隔离机械振动能量,使得能量被消耗掉,而不会传递到周围环境中。
弹簧隔离元件使用材料多为钢制,因为这种材料有较好的强度和弹性。
气垫隔离:气垫隔离是通过在机械设备下方设置气垫隔离元件来减少振动。
当机械设备发生振动时,气垫会自动充气,形成一层气囊,用以吸收振动能量。
气垫隔离具有结构简单、使用方便等特点,但是需要较高的维护成本。
液压隔离:液压隔离是通过机械装置中使用的液体隔离元件来隔离机械振动的。
隔离元件中装有压缩气体和液体,当机械振动时,被压缩的气体会把液体推到压缩室内。
压缩室中的压力则对机械振动提供阻尼作用,从而达到隔离机械振动的目的。
电磁隔离:电磁隔离是通过电磁效应来隔离机械设备的振动的。
当机械设备发生振动时,感应器会通过电磁作用在机械系统中产生电流,电流通过电磁作用力产生的磁场,从而起到阻尼的作用,使振动被隔离。
电磁隔离具有稳定性高、维护成本低等特点。
二、机械振动隔离技术的应用机械振动隔离技术的应用范围广泛,如船舶、飞机、汽车、电机、燃气轮机等。
以下列举其中几个应用场景。
船舶:在船舶设计中,机械振动隔离技术则被广泛用于船上设备(如发电机、空调等)和推进系统中(如主机、螺旋桨等),以减少振动和噪声的产生,提高船员船体的耐久性。
电机:电机振动是电机运转过程中不可避免的问题。
在轴承与机械连接部位安装隔离元件,可以有效降低电机振动,提高电机的使用寿命。
噪声与振动控制措施
噪声与振动控制措施可以采取以下措施:
1. 隔离措施:通过在振动源和接收器之间插入隔离材料或结构,减少振动传递。
常见的隔离措施包括悬挂、减震器、隔音墙等。
2. 吸声措施:使用隔音材料或结构将噪声能量转化为热能或其他形式的能量,减少噪声的传播。
常见的吸声措施包括吸声板、吸音垫等。
3. 减振措施:通过改变振动源或接收器的特性,减少振动的幅值或频率。
常见的减振措施包括减振器、阻尼材料、减振片等。
4. 声屏障:设置物理屏障,阻隔噪声传播的路径,降低噪声的传播。
常见的声屏障包括隔音墙、隔音门等。
5. 合理设计:在产品或设备的设计过程中,考虑降低噪声和振动的因素,采用合理的结构设计和材料选择。
6. 维护与保养:定期检查和保养设备,确保其正常运行,避免因设备故障或损坏导致噪声和振动的增加。
7. 教育与培训:对从业人员进行相关的教育和培训,提高其对噪声和振动的认识和管理能力,减少噪声和振动对工作环境和健康的影响。
总结起来,噪声与振动控制措施主要包括隔离措施、吸声措施、
减振措施、声屏障、合理设计、维护与保养以及教育与培训。
综合采取这些措施可以有效降低噪声和振动对环境和健康的影响。
建筑物的震动控制与减振设计震动控制与减振设计在建筑物的设计和建设过程中起着至关重要的作用。
本文将重点讨论建筑物的震动控制和减振设计的原理、方法以及在不同类型建筑中的应用。
一、引言建筑物的震动控制与减振设计是为了增强建筑物的抗震能力、保护人员生命安全和财产安全。
随着地震频发现象的出现,对于建筑物的震动控制和减振设计的需求越来越迫切。
下面将介绍震动控制与减振设计的基本原理。
二、震动控制与减振设计的基本原理1.质量减震法:通过增加建筑物的质量,降低震动对建筑物的影响。
质量越大,建筑物所受的震动越小。
例如,在高层建筑中采用重力负荷墙结构,可以有效降低建筑物受地震力的响应。
2.刚度减震法:通过增加建筑物的刚度,减少震动对建筑物的影响。
刚度越大,建筑物所受的震动越小。
例如,在桥梁结构中可以采用加固措施,增加桥墩的刚度,减小地震对桥梁的破坏。
3.隔震设计:通过将建筑物与地基分离,减少震动的传递。
例如,在地震频繁地区,可以采用隔震支座,将建筑物与地基分离,减小地震对建筑物的影响。
4.阻尼器设计:通过在建筑物中设置阻尼器,消耗震动能量,减小震动对建筑物的影响。
例如,在高层建筑中可以设置摩擦阻尼器或者粘滞阻尼器,控制建筑物的振动响应。
三、震动控制与减振设计的方法1.数值模拟方法:通过计算机模拟分析建筑物在地震作用下的响应,确定合理的结构参数和设计方案。
数值模拟方法可以提供较为准确的预测结果,为工程师提供指导意见。
2.试验方法:通过模型试验或全尺寸试验,研究建筑物在地震作用下的响应,验证设计方案的有效性。
试验方法可以直接观察到建筑物在地震作用下的变形和破坏情况,为减振设计提供重要参考。
四、不同类型建筑中的应用1.高层建筑:高层建筑由于自重大、高度高,容易受到地震的影响。
在高层建筑中,可以采用重力负荷墙结构、钢结构或者混合结构,通过质量减震、刚度减震或者阻尼器设计来控制震动。
2.桥梁结构:桥梁是承受地震力较大的结构,桥梁的破坏会对交通运输带来很大影响。
减振与隔振及方法减振和隔振是两个相对的概念,它们都是为了减少或者消除振动对系统或者设备的不利影响而采取的措施和方法。
下面我将具体介绍减振和隔振以及它们的方法。
减振是指减少或者降低振动的幅度和频率,使其接近或者达到系统或者设备的要求标准。
减振的目的是降低振动带来的噪声、能量损耗、疲劳和破坏等不良影响。
减振的方法主要有以下几个方面:1.调整结构设计:通过改变系统或者设备的结构设计来减振,例如增加刚度、增大质量、改变支撑方式等。
这样可以提高系统或者设备的自然频率,从而减小振幅和能量传递。
2.使用减振器:减振器是一种专门设计的装置,用于降低系统或设备的振动。
常见的减振器有弹簧、阻尼器、减震器、液体阻尼器等。
减振器可以消耗能量、降低系统的振幅和频率,从而达到减振的效果。
3.增加阻尼:通过增加阻尼来减少振动的幅度和振动的能量,阻尼的增加可以通过材料的选择、阻尼装置的使用等实现。
4.控制激励源:通过控制振动激励源来减振,例如降低激励源的频率或者幅度、改变激励源的位置等。
隔振是指通过隔离振动源和被振动系统之间的能量传递路径,减少或消除振动对系统或设备的干扰。
隔振的目的是防止振动的传递,保护人员和设备的安全,减少结构震动对周围环境的影响。
隔振的方法主要有以下几个方面:1.使用隔振材料:隔振材料是能够吸收、阻止和反射振动能量的材料。
常见的隔振材料有橡胶、泡沫塑料、聚氨酯等。
使用隔振材料可以减少振动的传递和传播。
2.使用隔振设备:隔振设备是一种专门设计的装置,用于隔离振动源和被振动系统之间的能量传递路径。
常见的隔振设备有减振床、隔振支座、隔振板等。
使用隔振设备可以有效地减少振动的传递和干扰。
3.控制振动传递路径:通过改变振动传递路径来减少振动的传递和干扰,例如增加隔离层、改变支撑方式、增加缓冲层等。
4.隔离空气动力振动:对于空气动力振动,可以通过增加隔离层、使用吸振装置、改变结构设计等方法来进行隔离。
总之,减振和隔振都是为了减少振动对系统或设备的不利影响而采取的措施和方法。
阻尼减震的名词解释阻尼减震是一种工程技术,通过减少振动和冲击来保护结构和设备的能力。
它在许多不同领域都有广泛应用,包括建筑物、桥梁、车辆和机械设备等。
阻尼减震的目的是通过引入阻尼力,将能量从振动系统中转移到其他形式,从而减少结构的振动幅度和应力。
一、阻尼减震的原理和机制阻尼减震的原理基于振动系统的阻尼效应。
在一个没有阻尼的振动系统中,当受到外部力的作用,结构或设备会发生振动,振动会导致应力增加,从而降低结构的稳定性和安全性。
阻尼减震通过引入阻尼力来减小结构的振动幅度,从而降低应力,保护结构的完整性。
阻尼力的引入可以通过多种方式实现,包括粘滞阻尼、摩擦阻尼、流体阻尼和液体弹簧等。
每种方式都有其特定的适用范围和优点缺点,在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
二、阻尼减震的应用领域阻尼减震广泛应用于建筑物、桥梁、车辆和机械设备等领域。
在建筑物中,阻尼减震可以减小地震和风振引起的结构振动,提高建筑物的安全性。
常见的建筑物阻尼减震技术包括剪力阻尼器、液体阻尼器和摩擦阻尼器等。
桥梁是另一个常见的应用领域。
大型桥梁经常受到车辆和风压的振动,阻尼减震可以大大减小桥梁的振动幅度,提高桥梁的使用寿命和稳定性。
目前广泛应用的桥梁阻尼减震技术包括液体阻尼器和摩擦阻尼器。
在车辆领域,例如高铁、地铁和汽车等,阻尼减震可以提供更加平稳的行驶体验。
通过在车辆悬挂系统中引入阻尼器,可以减小车辆的颠簸和晃动,提高乘坐舒适度和安全性。
同时,阻尼减震还广泛应用于各种机械设备中。
由于机械设备的运行会产生振动和冲击,阻尼减震可以减小设备的振动幅度,提高设备的运行稳定性和寿命。
三、阻尼减震的优点与挑战阻尼减震技术具有许多优点。
首先,它能够减小结构的振动幅度,提高结构和设备的稳定性和安全性。
其次,它可以减少结构的应力,延长结构的使用寿命。
此外,阻尼减震技术不仅可以改善结构和设备的性能,还可以提升用户的舒适度和体验。
然而,阻尼减震技术也面临一些挑战。
隔振与阻尼的关系隔振 是利用振动元件间阻抗的不匹配,以降低振动传播的措施。
隔振技术常应用在振动源附近,把振动能量限制在振源上,不向外界扩散,以免激发其他构件的振动;也应用在需要保护的物体附近,把需要低振动的物体同振动环境隔开,避免物体受振动的影响。
采取隔振措施主要是设计合适的隔振器。
隔振的原理是把物体和隔振器(主要是弹簧)系统的固有频率设计得比激发频率低得多(至少低3倍);但对高频振动要注意把隔振器的特性阻抗设计得与连结构件的特性阻抗有很大变化(至少差3倍)。
为此,隔振器如用钢丝弹簧,还要垫上橡皮、毛毡等作的垫子。
在隔振器的设计中,还应该考虑阻尼的作用。
对启动过程中变速的机械,设计隔振器时应加阻尼措施,以免经过共振频率时振动过大。
阻尼 是通过粘滞效应或摩擦作用把振动能量转换成热能而耗散的措施。
阻尼能抑制振动物体产生共振和降低振动物体在共振频率区的振幅,具体措施就是提高构件的阻尼或在构件上铺设阻尼材料和阻尼结构。
如近年来研制成的减振合金材料,具有很大的内阻尼和足够大的刚性,可用于制造低噪声的机械产品。
另外,在振动源上安装动力吸振器,对某些振动源也是有效的降低振动措施。
对冲击性振动,吸振措施也能有效地降低冲击激发引起的振动响应。
电子吸振器是另一种类型的吸振设备。
它的吸振原理与上述隔振、阻尼不同,它是利用电子设备产生一个与原来振动振幅相等、相位相反的振动,来抵销原来振动以达到降低振动的目的(见有源降噪)。
隔振和阻尼的关系 一般情况下,隔振设备和阻尼设备的功能是差不多的,两者是相辅相成的,所以在选型的时候,一定要挑选合理的平衡点。
阻尼的作用单纯从隔振观点来说,阻尼的增加会降低隔振效果,但是在机器的实际工作过程中,外界的激励,除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击,由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动,增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失,尤其是当隔振对象在起动及停车而经过共振区时,阻尼就显得更加重要。
生活中的隔振原理及应用1. 什么是隔振原理隔振原理是指将振动的物体与周围环境分隔开,阻断振动的传递或减小振动的幅度。
其核心原理是阻尼和共振。
2. 隔振原理的应用场景隔振原理在日常生活中有着广泛的应用,下面列举了一些常见的应用场景:•建筑隔振:在地震发生时,通过将建筑物与地面隔离,可以减小地震对建筑物的破坏。
•汽车隔振:通过在汽车底盘安装橡胶垫或减震器,可以减轻汽车行驶时的颠簸感。
•音响隔振:在音响等设备的底部安装隔振垫,可以有效减小声音传递所产生的振动和噪音。
•电子设备隔振:在电脑的硬盘、机箱等部件上添加隔振垫,可以减小设备震动对硬件的影响,延长设备的使用寿命。
3. 阻尼的作用阻尼是隔振原理中的关键概念之一,它通过给振动系统施加阻力,将系统的振动能量转化为热能,从而降低振动的幅度。
阻尼的作用包括以下几个方面:•减小振动幅度:通过增加阻尼,可以减小振动的幅度,从而降低振动对周围环境的影响。
•提高系统稳定性:合适的阻尼可以提高系统的稳定性,防止系统发生共振。
•保护设备:阻尼可以减小振动对设备的影响,延长设备的使用寿命。
4. 共振的危害共振是振动系统中的一种现象,当外界激励频率与系统固有频率接近时,会引发共振效应。
共振的危害包括以下几个方面:•增加振动幅度:当系统处于共振状态时,振动幅度会大大增加,可能造成设备的破坏。
•增加噪音产生:共振效应产生的振动会引起噪音,对周围环境和人的健康产生不利影响。
•减少设备寿命:共振效应产生的振动会对设备造成损害,缩短设备的使用寿命。
5. 隔振材料隔振材料是隔振应用中常用的材料,根据不同的需求和应用场景选择不同的隔振材料可以达到最佳的隔振效果。
常见的隔振材料包括:•橡胶:橡胶是一种优良的隔振材料,具有良好的弹性和阻尼性能,能够有效地吸收和减小振动。
•弹性体:弹性体材料具有良好的弹性恢复性能,在隔振应用中起到卓越的隔振效果。
•隔振垫:隔振垫是一种常见的隔振材料,可以根据需要选择不同厚度和硬度的隔振垫来实现不同的隔振效果。
隔震和减震都是降低地震对建筑物影响的重要手段。
隔震是在建筑物基础或下部或上部结构之间设置由隔震器(橡胶隔震支座等)、阻尼装置等组成的隔震层,隔离地震能量向上部结构传递,减少输入到上部结构的地震能量,同时延长上部结构的自振周期,降低上部结构的地震反应,使建筑物的振动控制在允许范围内,从而达到保护建筑物的目的。
隔震技术可以分为基底隔震、层间隔震、高位隔震和局部隔震等多种类型。
减震则主要是通过各种装置或材料来消耗地震能量,减小地震对建筑物的冲击。
常见的减震方法有橡胶隔震、弹簧隔震和液体阻尼等。
例如,橡胶隔震是采用橡胶材料作为隔震装置,如橡胶支座、橡胶垫等,它们具有较好的弹性和抗震能力,能够吸收地震产生的能量,减少地震对建筑物的影响;弹簧隔震则是采用弹簧装置作为隔震装置,可以通过弹性变形吸收地震能量,减小地震对建筑物的冲击,常用于大型建筑物或桥梁等结构中;液体阻尼减震是利用液体阻尼特性来减震,通过在建筑结构中设置液体阻尼装置,消耗地震能量,降低地震对建筑物的振动影响。
机械振动的控制与减震方法机械振动是工程中一种常见的问题,它不仅会引起设备的损坏,还可能导致噪音污染和人员伤害。
因此,控制和减震机械振动是非常重要的。
本文将介绍机械振动的控制与减震方法,旨在帮助读者有效解决这一问题。
1. 振动控制的重要性机械振动控制的重要性无法忽视。
首先,机械设备长期处于振动状态会导致零件的疲劳和损坏,从而影响设备的寿命和性能。
其次,振动还会产生噪音,给周围环境和使用者带来不必要的干扰和危险。
因此,采取措施控制机械振动势在必行。
2. 控制振动的方法有多种方法可以控制机械振动,以下将介绍其中的几种常用方法。
2.1 增加刚度增加机械系统的刚度是一种有效的振动控制方法。
通过增加材料的厚度、增加支撑点的数量等方式,可以提高系统的刚度,减小振动幅度。
这种方法适用于那些需要频繁振动的机械设备。
2.2 增加阻尼阻尼是减小振动幅度的另一种重要方法。
通过在机械系统中引入阻尼材料或阻尼装置,可以吸收振动的能量,减小振动幅度。
常见的阻尼方法包括液体阻尼、摩擦阻尼等。
2.3 优化结构优化机械结构也是一种有效的振动控制方法。
通过对机械结构进行优化设计,可以消除或减小共振点,减少振动传递。
例如,在机械系统中增加减振器、提高结构的对称性等都可以达到优化结构的目的。
3. 减震方法减震是一种用于减小振动传递的重要方法。
通过减震手段,可以在机械系统中引入吸震材料或减震装置,从而有效地减小振动对设备和环境的影响。
3.1 弹簧减震弹簧减震是一种常见的减震方法。
通过在机械系统中安装弹簧,可以吸收振动的能量,减小振动幅度。
这是一种简单且经济的减震方式,广泛应用于各个领域。
3.2 减振器减振器是一种专门设计用于减小机械振动的装置。
根据其工作原理的不同,减振器可以分为液体减振器、气体减振器和弹性元件减振器等。
通过选择合适的减振器,可以有效减小机械振动的幅度。
3.3 惰性质量法惰性质量法是一种利用惰性质量的原理来减小机械振动的方法。
振动是造成工程结构损坏及寿命降低的原因,同时,振动将导致机器和仪器仪表的工作效率、工作质量和工作精度的降低。
控制振动的一个重要方法就是隔振。
从振动控制的角度研究隔振,不涉及结构强度的计算,它只是研究如何降低振动本身。
这里所介绍的隔振方法,就是将振源与基础或连接结构的近刚性连接改成弹性连接,以防止或减弱振动能量的传递,最终达到减振降噪的目的。
隔振的作用有两个方面:一是减少振源振动传至周围环境;二是减少环境振动对物体或设备的影响。
原理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设备或仪表仪器,以减小运动的传递,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振动之比,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。
隔振效率: η=(1- T ) ·100%传递比T : ]u D )u -/[(1u D (1T 222222++=)式中D 为阻尼比,0f u f =为激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于1才有隔振效果。
因此T<1的区域称为隔振区。
隔振可以分为两类,一类是对作为振动源的机械设备采取隔振措施,防止振动源产生的振动向外传播,称为积极隔振或主动隔振;另一类是对怕受振动干扰的设备采取隔振措施,以减弱或消除外来振动对这一设备带来的不利影响,称为消极隔振或被动隔振。
对于薄板类结构振动及其辐射噪声,如管道、机械外壳、车船体和飞机外壳等,在其结构表面涂贴阻尼材料也能达到明显的减振降噪效果,我们称这种振动控制方式为阻尼减振。
隔振,就是在振动源与地基、地基与需要防振的机器设备之间,安装具有一定弹性的装置,使得振动源与地基之间或设备与地基之间的近刚性连接成为弹性连接,以隔离或减少振动能量的传递,达到减振降噪的目的。
如图 5.1 所示,隔振前机械设备与地基之间是近刚性连接,连接刚度很大,设备运行时如果产生一个扰动力,这个扰动力几乎完全传递给地基,再通过地基向周围传播;如果将设备与地基之间的连接改为弹性连接,由于弹性装置的隔振作用,设备产生的扰动力向地基的传递特性将发生改变,设计合理时,振动传递将被降低,从而收到减振降噪的效果。
根据隔振目的的不同,通常将隔振分为主动隔振( 积极隔振) 和被动隔振(消极隔振)两类。
如图 5.1 所示的隔振系统,就是主动隔振系统,其隔振的目的是为了降低设备的扰动对周围环境的影响,同时使设备自身的振动减小。
而图 5.2 所示的隔振系统,就是被动隔振系统,其隔振的目的是为了减少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。
描述和评价隔振效果的物理量很多,最常用的是振动传递系数T。
传递系数的定义是指通过隔振元件传递的力与扰动力之间的比值,或传递的位移与扰动之间的比值,即,使用时根据具体情况选用。
越小,说明通过隔振元件传递的振动越小,隔振效果也越好。
如果T =1 ,则表明干扰全部被传递,没有隔振效果,在地基与设备之间不采取隔振措施就是这类情形;如果地基与设备之间采用了隔振装置,使得T <1 ,则说明扰动只被部分传递,起到了一定的隔振效果;如果隔振系统设计失败,也可能出现T >1 的情形,这时振动被放大了。
在工程设计和分析时,通常采用理论计算传递系数的方法来分析系统的隔振效果,有时也采用隔振效率来描述隔振系统的性能,隔振效率的定义为,(5.1.1 )单自由度振动系统是最简单的振动系统,但它却包含了隔振设计的基本原理和本质。
以下就以单自由度隔振系统为例,简要说明隔振原理。
5.3 无阻尼单自由度隔振系统示意图如图5.3 所示为无阻尼单自由度隔振系统,假设设备的质量为m ,隔振系统的刚度为k ,系统受到的干扰为,传递力为,则此隔振系统的固有频率为,。
不计系统的阻尼时,系统的运动方程式为:(5.1.2 )式(5.1.2 )的稳态解的数学表达式为:(5.1.3 )式中表示时,在振动系统上施加干扰力时系统的变形量,也叫静位移。
为简便计,通常定义参数,称为归一化的频率。
通过隔振系统传递给地基的干扰力为,(5.1.4 )振动传递系数为,(5.1.5 )由式(5.1.5) 可以发现:当时,隔振系统的振动传递系数将为无穷大,这显然不是我们所希望的。
当隔振系统存在阻尼时,就不会出现这种情形。
图5.4 有阻尼单自由度隔振系统示意图如图5.4 所示,在考虑系统阻尼时,隔振系统的运动方程为,(5.1.6)式中c 为阻尼系数,引入临界阻尼系数和阻尼比,则式(5.1.6 )的解可以方便地表示为,(5.1.7)式中, 是传递的干扰相对外力的相位差。
有阻尼时,阻尼元件也传递振动,传递力为,通过隔振系统传递的干扰力为,在稳定状况下,(5.1.8)传递干扰力的幅度为,(5.1.9)振动传递系数为,(5.1.10)对比式(5.1.5) 与(5.1.10) 可以发现:有阻尼时,隔振系统的传递系数的表达式要复杂得多。
当系统出现时,隔振系统的振动传递系数将不再为无穷大,此时的传递系数由系统的阻尼决定。
实际振动系统通常有多个自由度,刚性机械系统最多可以具有六个自由度,它们分别为对应机械系统沿 x 轴、 y 轴、 z 轴直线方向运动,以及机械系统绕 x 轴、 y 轴、 z 轴的转动。
对于具体研究对象,我们不一定关心全部六个自由度的振动,可能在其中几个自由度上的激扰为零,或者其中某几个自由度不是主要研究对象,可以不予考虑。
对具有多个自由度的振动系统,在隔振设计时,可以在避免各自由度相互耦合的前提下,分别考虑各自由度振动的隔离。
因此,单自由度振动系统的隔振是多自由度振动系统振动隔离的基础。
()()()22222121z z z T ⋅⋅+-⋅⋅+=ζζ在隔振系统效果评价中,我们常用前面定义的振动隔离系数 T 来表征隔振系统的隔振效果。
传递系数 T 值越小,则相同激励条件下通过隔振系统传递过去的力就越小,隔振效果也就越好。
隔振设计的目的就是选择并设计合适的隔振参数,使得 T 值较小。
图 5.5 所示为振动传递系数T 与, 的关系曲线。
振动传递系数T 与的关系主要表现在:(1) 当时,即干扰力的频率小于隔振系统的固有频率时,,说明干扰力通过隔振装置全部传给了基础,即隔振系统不起隔振作用。
(2) 当时,即干扰力的频率等于隔振系统的固有频率时,,说明隔振系统不但起不到隔振作用,反而对系统的振动有放大作用,甚至会产生共振现象。
这当然是隔振设计时必须避免的。
(3) 当时,即干扰力的频率大于隔振系统的固有频率的倍时,;越大,T 越小,隔振效果越好。
通常需要隔振的设备的特性是给定的,因此,要想得到好的隔振效果,在设计隔振系统时就必须充分考虑系统的固有振动特性,使设备的整体振动频率比设备干扰频率小得多,从而得到好的隔振效果。
从理论上讲,越大隔振效果越好,但是在实际工程中必须兼顾系统稳定性和成本等因素,通常设计。
这是因为通常是给定的,要进一步提高,就只有降低,而设计过低的不仅在工艺上存在困难,而且造价高。
振动传递系数T 与的关系主要表现在:(1) 当时,即隔振系统不起隔振作用甚至发生共振的区域,值越大,T 值越小,这表明在这段区域增大阻尼对控制振动是有利的。
特别是在系统共振时,这种有利的作用更明显。
(2) 在时,即隔振系统起隔振作用的区域,值越小,则T 值越小,表明在这段区域阻尼越小对控制振动越有利,也就是说此时阻尼对隔振是不利的。
以上分析表明:要取得比较好的隔振效果,首先必须保证,即设计比较低的隔振系统频率(整个隔振系统的固有频率)。
如果系统干扰频率比较低,系统设计时很难达到的要求,则必须通过增大隔振系统阻尼的方法以抑制系统的振动响应。
此外,对于旋转机械如电动机等,在这些机械的启动和停止过程中,其干扰频率是变化的,在这个过程中必然会出现隔振系统频率与机器扰动频率一致的情形,为了避免系统共振,设计这些设备的隔振系统时就必须考虑采用一定的阻尼以限制共振区附近的振动。
通常隔振器的阻尼比在,钢制弹簧,纤维垫,合成橡胶。
在隔振设计中,通常把100Hz 以上的干扰振动称作高频振动,6-100Hz的振动定义为中频振动,6Hz 以下的振动为低频振动。
常用的绝大多数工业机械设备所产生的基频振动都属于中频振动,部分工业机械设备所产生的基频振动的谐频?和个别的机械设备(如高速转动设备)产生的振动属于高频振动,而地壳的振动和地震等产生的振动都属于低频振动。
在工业振动控制中,我们遇到最多的就是6-100Hz 左右的中频振动。
下面就对中频振动的隔振设计进行介绍。
从隔振原理和隔振性能分析结果来看,隔振设计可以分以下几步进行:1.测试分析,确定被隔振设备的原始数据,包括设备及安装台座的尺寸、质量、重心和中心主惯性轴的位置,机器质量和转动惯量,以及激励振动源的大小、方向、频率、位置等。
以上数据通常可以通过调查统计或查阅相关机器设备制造和安装图纸加以确定。
2.由以上数据,按频率比的要求计算隔振系统的固有频率,也可以根据隔振设计的具体要求,例如设备所允许的振幅,来计算隔振系统的固有频率(如何计算?)。
在计算频率比时,如果有几个频率不同的振动源都需要隔离,则激励频率应该取激励频率中最小的那个为设计计算值。
3.根据隔振系统所需要的固有频率,计算隔振器应该具有的刚度。
4.计算设备工作时的振幅,核算是否满足隔振设计的要求,必要时通过降低隔振系统的刚度或增加机座的质量来达到要求的隔振指标。
5.根据计算结果和工作环境要求,选择隔振器的类型以及安装方式,计算隔振器的尺寸并进行结构设计。
最后必须考虑隔振系统隔振效率和设备启停过程中通过共振区时的振幅,由此决定隔振系统的阻尼。
表5.1 提供了工程实践中常见的一些机械设备的振动干扰频率。
表5.1 常见机械设备的扰动频率设备类型振动基频(Hz )风机类 1. 轴的转数,2. 轴的转数×叶片数电机类 1. 轴的转数,2. 轴的转数×电机极数齿轮轴的转数×齿数轴承轴的转数×滚珠数/2 (轴转 2 圈,滚珠转1 圈)变压器交流电频率× 2压缩机轴的转数内燃机 1. 轴的转数,2. 轴的转数×发动机缸数在工程设计中,有时还会用到隔振系统固有振动频率与隔振系统弹性构件在机组重力作用下的静态压缩量之间的关系,(5.2.1 )对于橡胶材料,则需要考虑其动态特性,此时有,(5.2.2 )式中为隔振系统弹性构件在机组重力作用下的静态压缩量,单位厘米;分别为橡胶材料的动态和静态弹性模量。