阻尼减震和隔振的原理区别
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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1 / 2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。
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。
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。
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。
减震与隔震原理1.抗震结构、隔震结构与消能减震结构⏹基础隔震和层间隔震⏹隔震技术原理远离地震卓越周期增大结构的阻尼⏹基础隔震系统需具备以下四种特性承载特性隔震特性复位特性耗能特性隔震体系的发展历程1891年河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”。
J.A.Calantarient于1909年提出的隔震结构中村太郎于1927年提出的隔震结构方案。
在这种隔震系统中已使用阻尼泵来耗散地震动的能量,并且在该建筑地下层柱的上下端采用铰接构造,建筑物可以水平自由移动。
柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出,由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)进一步加以研究与完善;下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。
隔震橡胶支座系统世界第一棟隔震房屋T h e W i l l i a m C l a y t o n B u i l d i n g我国第一棟橡胶隔震房屋(8层住宅)汕头联合国项目1989-1993太原市图书挡案馆隔震楼(6层) 1998乌鲁木齐石化厂区隔震住宅楼群(38栋,13万m2)2000年, 当年世界面积最大隔震住宅群首层隔震广东澄海政府干部住宅楼(7层)层间隔震:首层顶隔震汕头博物馆19962.橡胶支座的分类⏹橡胶隔震支座(RB)⏹铅芯橡胶隔震支座(LRB)⏹高阻尼橡胶隔震支座(HRB)3. 耗能减震结构耗能减震技术是在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接件)设置耗能(阻尼)装置(或元件),通过该装置产生摩擦,弯曲(或剪切、扭转)弹塑性(或粘弹性)滞回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量,以减小主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,达到减震控制的目的。
基本原理:在消能减震结构体系中,消能(阻尼)装置或元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态,充分发挥耗能作用,消耗掉输入结构体系的大量地震能量,使结构本身需消耗的能量很少,这意味着结构反应将大大减小,从而有效地保护了主体结构,使其不再受到损伤或破坏。
浅谈隔振与减振的差异一般而言,解决振动问题可从两方面考虑:一是,必须防止振动能量在振源和辐射能量的表面之间的传递;二是,必须分散或减弱机器结构中某处的能量。
前者称为隔振,后者称为减振。
01隔振隔振 (vibration isolation) 就是将振动源与基础或其他物体的刚性连接改成弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而实现减振降噪的目的。
图1 隔振装置示意图如图1(a) 所示,机械设备与地基之间是近刚性的连接,当设备运转若产生一个干扰力F=F0sinωt时,这个干扰力便会百分之百地传给地基,由地基向四周传播。
如果将设备与地基的连接变成弹性连接,如图1(b) 那样,由于弹性装置的隔振作用,设备产生的干扰力便不再全部传递给地基,只传递一部分或完全被隔绝。
由于振动传递被隔绝了,固体声被降低,因而也就收到了降低噪声的效果。
图2 弹性支承模型图2中的模型,激振力为F,则其运动方程为:设系统传到地面上的力为Ft,则Ft可用F表示为上式中阻尼比ξ的变化范围为0≤ξ<1,η为频率比,用下式表示:式中,f、ω为振动频率;f0、ωn 为固有振动频率。
传导力Ft与激振力F之比叫传振系数 (vibration transmission coefficient),用下式表示:传振系数是表征隔振效果的物理量,系数T越小,说明通过隔振元件传递过去的力越小,因而隔振效果越好。
因此,所谓隔振问题就是如何设计适当的装置,取得较小的T值的问题。
在无阻尼情况下(即ξ=0),由上式得传振系数为T=|1/(1+h²)|;而在阻尼情况下,同样由上式得传振系数为T=√1+(2xh)²/(1-h²)²+(2xh)²,T 与阻尼比ξ、频率比η之间的关系曲线如图3所示。
由图3可以较为直观地得到以下结论:•第一,欲得好的隔振效果,必须使频率比h>√2,并且当η比√2大得越多时,隔振效果越好,因此必须设计较低的固有频率fn,一般目标是f/f0=2.5~5;•第二,如果激振频率f 比较低,或者因其它原因无论如何也只能做到h<√2时,此时可采取增加阻尼来限制激振力的放大作用。
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。
弹簧具有较高的刚度和较低的阻尼,常用于减小系统的低频振动。
橡胶隔振垫则具有较好的减震效果,能够吸收系统振动能量,并且可以根据需要在不同的频率范围内起到阻尼和隔振的作用。
隔振支座则多用于设备的固定和隔振,通过支撑和吸收设备重量的同时,还能够减小外部振动对设备的干扰。
总结起来,阻尼减震和隔振是两种常见的减震控制方法,其原理和应用场景有所区别。
阻尼减震是通过增加系统的阻尼来减小振动幅度,适用于需要对系统振动进行控制和稳定的场合;而隔振则是通过隔离系统与外部环境的接触来减小振动幅度,适用于需要保护设备免受外部振动干扰的场合。
在实际应用中,可以根据具体的工程需求和振动特性选择合适的减震控制方法。