隔振与阻尼的关系
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隔振器隔振原理隔振器是一种用于减少或消除振动传递的装置。
它的工作原理是通过减震材料或减振结构将振动能量转化为其他形式的能量,从而实现隔振效果。
隔振器的隔振原理主要包括质量阻尼和刚度阻尼两个方面。
质量阻尼是指隔振器本身的质量比被隔振物体的质量大,使得振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给被隔振物体。
刚度阻尼是指隔振器的刚度比被隔振物体的刚度小,使得振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散。
质量阻尼是隔振器中常用的隔振原理之一。
通过增加隔振器的质量,可以降低振动传递的能力,从而减少被隔振物体的振动。
例如,在汽车工程中,车辆的发动机产生的振动会通过发动机座橡胶隔振器传递给车身,为了减少车身的振动,可以在发动机座上安装质量较大的隔振器,使得发动机的振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给车身。
刚度阻尼是隔振器中另一个常用的隔振原理。
通过降低隔振器的刚度,可以增加振动系统的自然频率,从而减小振动传递效应。
例如,在建筑物中,地震会产生很大的地面振动,为了保护建筑物不受地震影响,可以在建筑物的基础上安装刚度较小的隔振器,使得地震的振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散,从而减小建筑物的振动。
除了质量阻尼和刚度阻尼,隔振器还可以利用压缩空气、液体或弹簧等材料的特性来实现隔振效果。
例如,软管隔振器中的压缩空气可以通过空气的压缩和膨胀来吸收和消散振动能量;液体隔振器中的液体可以通过流动和黏滞阻尼来减少振动传递;弹簧隔振器中的弹簧可以通过弹性形变来吸收和消散振动能量。
隔振器的隔振效果与其结构设计、材料选择和工作条件等因素密切相关。
合理的结构设计和材料选择可以提高隔振器的隔振效果,而不同的工作条件可能对隔振器的性能产生影响。
因此,在实际应用中,需要根据具体的振动源和被隔振物体的特点来选择合适的隔振器,并进行适当的设计和调试。
隔振器通过质量阻尼和刚度阻尼等原理来减少或消除振动传递,从而实现隔振效果。
合理的结构设计、材料选择和工作条件可以提高隔振器的性能。
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。
系统阻尼对隔振效率的影响研究博雨 博播摘要:引用隔振效率计算公式,采用实例计算方法,得出积极隔振中系统阻尼对隔振效率的影响规律。
研究表明,随着系统阻尼的增大隔振效率逐渐下降,但是随着频率比的增大隔振效率都升高。
系统阻尼增大时,设备质量对隔振效率也有一定影响。
1 前言目前,隔振降噪的应用多起来,采用积极隔振或主动隔振,往往能满足减震降噪要求。
但隔振系统阻尼对隔振效率的影响研究还很少,本文讨论积极隔振中阻尼比对隔振效率的影响,以供参。
2 隔振效率计算隔振系数T ,表示传到基础的力与机械设备产生的干扰力比值。
T = F 传/F 干 (1)传到基础的力越小越好,因此隔振系数T <1。
根据隔振理论,隔振系数与振动系统的阻尼比,频率比有关: T= 2222224)1(41λζλλζ+-+ (2) 式中,λ为频率比,λ =ω/ωn ,即干扰力园频率ω与系统固有园频率ωn 之比;ζ为阻尼比。
ζ=c/2m ωn (3)式中,m 为振动质量或被隔振设备质量,kg ;c 为系统阻尼系数,N ·S/m 。
当忽略阻尼时,(2)式可简化为:T= 2)1(1λ- (4) 3 实例计算以制冷压缩机组积极隔振为例,计算隔振系统有关参数的关系。
制冷压缩机组重量为2800kg,计算时转数取550(r/min)-2800(r/min),既激振力频率在57.6(rad/s )-298.5(rad/s )之间,从而得到频率比为3.6-18.8。
另,根据资料[积极隔振系统的最佳阻尼比为ξ= 0.05-0.2,因此将有关参数代入(2)式中,即可计算隔振系数T ,从而得出隔振效率(η=1-T )。
由计算可知,阻尼比为零(既无阻尼时)隔振效率最高,而且随着阻尼比增加而逐渐降低。
同时,也可以看到,不同频率比下降的规律几乎相同。
另外可知,随着频率比增大隔振效率增高,且不同阻尼比的增幅也几乎相同。
当阻尼很小时,如ξ=0.05以下,隔振效率与无阻尼差别不大,因此采用弹簧元件做隔振时由于金属弹簧的阻尼系数很小,因此对隔振效率影响不大。
随着我国经济技术的不断发展,以及国家对环境保护要求的日益提高,政府相关部门对于锻压行业的工业项目都需要进行环境影响评价,其中振动和噪声是项目环评的重要内容;并且随着人们环保意识的增强和我国环保法规的完善,一些锻压企业因为没有重视振动问题或为节省隔振方面投入,因振动引起的纠纷案例也在迅速增加,这些因素都不同程度的推动了隔振技术的快速发展。
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隔振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,以隔绝或减弱振动能量的传递,最终达到减振降噪的目的,而阻尼在振动衰减过程中起到至关重要的作用。
大致归纳如下几点:
1、提升锻压设备系统的动力学性能;降低结构动应力,减小锻压设备自身的工作振动,提高制造精度及设备寿命,改善元件动态工作条件,降低噪声,改善工作环境。
2、提高基础与支承的可靠性,显著减少基础承载的动载,改善基础工作条件、延长基础使用寿命;确保对锻压设备的支承稳固、工作中不偏移。
3、改善锻压设备的安装方式,减少锻压设备安装和调平、维护的工作量,减少停机时间,提高锻压设备的生产能力。
4、保护周围精密仪器以及建筑设施,减少基础振动从而减少对外部的影响。
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
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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。
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