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隔振器
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隔振器所屬現(xiàn)代詞,指的是連接設(shè)備和基礎(chǔ)的彈性元件,用以減少和消除由設(shè)備傳遞到基礎(chǔ)的,振動力和由基礎(chǔ)傳遞到設(shè)備的振動。

正文

連接設(shè)備和基礎(chǔ)的彈性元件,用以減少和消除由設(shè)備傳遞到基礎(chǔ)的振動力和由基礎(chǔ)傳遞到設(shè)備的振動。設(shè)計和應(yīng)用隔振器時,須考慮下列因素:①能提供所需的隔振量;②能承受規(guī)定的負(fù)載;③能承受溫度和其他環(huán)境條件(濕度、腐蝕性流體等)的變化;④具有一定的隔振特性;⑤滿足應(yīng)用隔振器的設(shè)備對隔振器重量和體積的要求。

激發(fā)頻率低于質(zhì)量(設(shè)備)彈簧系統(tǒng)的固有頻率時,隔振器不起隔振作用;激發(fā)頻率與固有頻率相近時,振動就會放大;只有當(dāng)激發(fā)頻率大于固有頻率的倍時,隔振器才有隔振效果。通常要求激發(fā)頻率大于固有頻率的2~3倍,以便獲得良好的隔振效果。粘性阻尼單自由度的隔振系統(tǒng),當(dāng)忽略阻尼時,固有頻率式中K為隔振器的力勁,m為隔振器上面的集總質(zhì)量。當(dāng)隔振器的靜態(tài)壓縮量與負(fù)載成正比時,如鋼彈簧,固有頻率

的單位是米。橡膠隔振器的固有頻率常高于上式。

常用隔振器

鋼彈簧隔振器

從重達(dá)數(shù)百噸的設(shè)備到輕巧的精密儀器都可以應(yīng)用鋼彈簧隔振器,通常用在靜態(tài)壓縮量大于 5厘米的地方或者用在溫度和其他環(huán)境條件不容許采用橡膠等材料的地方。這種隔振器的優(yōu)點(diǎn)是:①靜態(tài)壓縮量大,固有頻率低,低頻隔振良好;②耐受油、水和溶劑等侵蝕,不受溫度變化的影響;③不會老化或蠕變;④大量生產(chǎn)時特性變化很小。其缺點(diǎn)是:①本身阻尼極小(阻尼比約0.005),以致共振時傳遞率非常大;②高頻時容易沿鋼絲傳遞振動;③容易產(chǎn)生搖擺運(yùn)動,因而常須加上外阻尼(如金屬絲、橡膠、毛氈等,見圖1,b)和惰性塊。

鋼彈簧有螺旋形、碟形、環(huán)形和板形等,螺旋形彈簧應(yīng)用最廣。給定其固有頻率后,由 計算單個彈簧的垂向勁度K(即牛頓每米)。中國制造的TJ1型螺旋形鋼彈簧隔振器,每個負(fù)載為17~1020公斤,固有頻率赫,靜態(tài)壓縮量毫米。

橡膠隔振器

可用于受切、受壓或切壓(圖1,c)的情況,很少用于受拉的情況。其優(yōu)點(diǎn)是:可以做成各種形狀和不同勁度。其內(nèi)部阻尼作用比鋼彈簧大,并可隔低至10赫左右的激發(fā)頻率。缺點(diǎn)是:使用久了會老化,而且在重負(fù)載下會有較大蠕變(特別在高溫時),所以不應(yīng)受超過(受壓)或(切變)的持續(xù)變形。天然橡膠的固有頻率略低于合成橡膠,其機(jī)械性能特點(diǎn)為:變化小,拉力大,受破壞時延伸率長,而且價格較低,但不能用于與油類、碳?xì)浠衔铩?a href="/hebeideji/7205803355665891385.html">臭氧接觸的設(shè)備和環(huán)境溫度較高處。氯丁橡膠和丁橡膠隔振器抗碳?xì)?/a>和臭氧的性能良好,丁腈橡膠隔振器還可適應(yīng)高溫。硅橡膠隔振器可用于其他材料不能勝任的低溫或高溫()環(huán)境。中國制造的橡膠隔振器有JG型、Z型等多種型號,其技術(shù)指標(biāo)見表。

隔振墊

隔振墊有軟木、毛氈、橡膠墊和玻璃纖維板等,優(yōu)點(diǎn)是:價格低廉,安裝方便,并可裁成所需大小和重疊起來使用,以獲得不同程度的隔振效果。

①軟木:用作隔振材料的歷史最為悠久,通常在承受壓力時,靜態(tài)壓縮量達(dá)到30%,也不會橫向凸出。常用總厚度為厘米,承受負(fù)載為每平方厘米公斤,阻尼比約0.06。軟木對腐蝕和溶劑的抵抗力強(qiáng),對溫度變化不甚靈敏。在室溫下,使用壽命可達(dá)幾十年之久。軟木由于低頻隔振較差,通常適用于擾動頻率大于赫的隔振。中國制造的經(jīng)過碳化的保溫軟木,其固有頻率約赫。靜負(fù)載和靜態(tài)壓縮量如圖2所示。

②橡膠墊:特性和橡膠隔振器相似,但由于橡膠在受壓時的容積壓縮量極小,僅在能橫向凸出時才能壓縮,故通常做成異形板(圖1,d)以容許橫凸出和受撓曲,以增加靜態(tài)壓縮量。中國制造的XD型和WJ型橡膠墊的技術(shù)指標(biāo)見表。海綿橡膠墊的靜態(tài)壓縮量較大,但負(fù)載能力較小。

③玻璃纖維板:有各種密度和纖維直徑的品種。這種隔振材料的勁度通常是隨著密度、纖維直徑和靜態(tài)壓縮量的增加而遞增。中國采用保溫用的酚醛樹脂玻璃纖維板, 在未加負(fù)載時總厚度約厘米, 常用負(fù)載為,阻尼比,固有頻率5~10赫。玻璃纖維板對工業(yè)溶劑的抵抗力強(qiáng),但會吸收潮氣等。這種隔振材料由于承載面積較大和靜態(tài)壓縮量大,通常用混凝土機(jī)座,在施工和使用時要防止水、砂漿等滲入。它主要用于播音室、錄音室、聲學(xué)實驗室和設(shè)備的隔振以及一些機(jī)器的隔振。

④毛氈:在厚度大,柔軟和不致受到過度靜負(fù)載時,其隔振效果最好。由于阻尼系數(shù)較高,在共振時只放大四倍,加之阻抗大,且與大多數(shù)工程材料不匹配,故對減少聲頻范圍內(nèi)的振動傳遞特別有效。通常采用的厚度為毫米,當(dāng)承受壓力時,其固有頻率約赫,系由毛氈厚度而不是由其面積和靜負(fù)載決定。

氣墊隔振器

一般由橡膠制件充氣而成,振動的頻率特別低時,它的隔振效果比鋼彈簧更佳。固有頻率可低至赫。它在共振時阻尼高,而在高頻時則阻尼小。缺點(diǎn)是:價格昂貴,負(fù)載有限,并須經(jīng)常檢查。氣墊隔振器分單向作用和雙向作用兩種。圖3為一種簡單的、封閉的氣墊隔振器,所包容空氣的勁度,其固有頻率。γ為比熱比(空氣為1.4);A為氣墊隔振器承受負(fù)載的面積;M和為包容空氣的質(zhì)量和容積;g為重力加速度。隔振機(jī)座? 機(jī)器有時安裝在隔振機(jī)座上,機(jī)座通常由混凝土或鋼構(gòu)成。采用沉重而剛性好的混凝土惰性塊可以增加承載機(jī)器的有效重量,其作用是:①減少振動,減小機(jī)器不平衡力的作用;②提高力阻抗,使機(jī)器安裝牢固;③降低重心,增加穩(wěn)定性;④降低固有頻率。惰性塊的重量至少應(yīng)等于機(jī)器的重量,最好是機(jī)器重量的兩倍。往復(fù)式發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)等通常需要倍重量的機(jī)座,而輕型機(jī)器有時需要重達(dá)10倍于機(jī)器重量的機(jī)座。

參考書目

C.M.Harris & C.E.Crede,Shock and Vibration Handbook,2nd ed.,McGraw-Hill Co.,New York,1976.

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