一、减振与隔振的概念 减振是工程上防止振动危害的主要手段。 减振可分为主动减振和被动减振。 主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率，在精密仪器、航空航天 设备、大型汽轮发电机组及非常快速地旋转机械中应用较多，但费用昂贵，普通工程机械中应用较 少。被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振。 为避免或限制振动带来的危害和影响，现代工程中采用了各种措施，归纳起来有以下 几条原则： 1.减弱或消除振源（主动减振） 这是一项积极的治本措施。如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的，可以用提 高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。对往复式机械如空气压缩机等也必须要格外注意 惯性力的平衡。 2．远离振源（被动隔振） 这是一种消极的保护措施。如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加 工机械及振动机械的工厂或车间，以及运输繁忙的铁路、公路等。 3．提高机器本身的抗振能力（主动减振） 衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度，动刚度在数值上等于机器结构产生单位振 幅所需的动态力。动刚度越大，则机器结构在动态力作用下的振动量越小。 4．避开共振区 根据真实的情况尽可能改变系统的固有频率（主动减振）或改变机器的工作转速（被动减 振），使机器不在共振区内工作。 5．适当增加阻尼（阻尼吸振） 阻尼吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅迅速衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作 用，尤其在共振区内甚为显著。 6．动力吸振（被动吸振） 对某些设备上的测量或监控仪表，采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指 针，提高测量精度。 7．采取隔振措施 用具有弹性的隔振器，将振动的机器（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响 周围的设备，这就是主动隔振或积极隔振；或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离，使 之不受周围振源的影响，这就是被动隔振。 下面介绍隔振的基本理论。 被隔振的机器或设备与隔振器相比，可认为前者只有质量而不计弹性，后者是只有弹性 和阻尼而不计质量，这样在只考虑单方向振动的情形下，可简化为单自由度隔振系统，如图 1 所示。 图1 a)主动隔振和b)被动隔振 图中m 为机器或设备及底座的质量，k 和c 为隔振器的刚性系数和粘滞阻尼系数。 如图1 所示，主动隔振的振源是机器本身的干扰力 = 。如果机器直接安装在地基 0 上，则传递到地基的动载荷的最大值等于干扰力的最大值F0 。如果机器与地基间装有隔振 器，机器的强迫振动方程为 ( ) x = B sin ωt −φ 其振幅 B0 B = ( 2)2 2 2 1 −λ + 4ζ λ 这时机器通过隔振器传递到地基的动载荷为  F F =+F +µx N k c kB sin sin (ωt =−ϕ +cBω) cos cos (ωt −ϕ) 令 2 2 kB kB =+ cBω cosθ ( ) ( ) 2 2 µBω kB =+ cBω sinθ ( ) ( ) 则动载荷FN 可表示为 2 2 F kB =+ cBω sin ωt −ϕ+θ N ( ) ( ) ( ) 被动隔振如图1-b 所示，此时机器所受的干扰力为：  2 F mx −mrω sin ωt 1 这里x1 r sin ωt 为基础的运动方程。 这两种情况下定义机器传递到地基的动荷载的最大值FNmax 与F0 的比值K 表示隔振的效果， 称为隔振系数或力传递率。因此 2 cω   2 2 kB 1+  F kB + cBω ( ) ( ) k Nmax   K F F F 0 0 0 因 F 0 B 0 k cω cω n ω 2 2 ⋅ 2ζλ k mω ω ω n n n 则隔振系数K 可写为 2 2 1+4ζ λ K 2 2 2 2 1− +4 ( λ ) ζ λ 当 ，隔振系数K 与频率比 的关系为 ζ 0 λ 1 K 1−λ2 对应于不同的阻尼比 ，可得出一系列的K 随 变化的曲线 不同阻尼比的隔振系数K 与频率比λ的关系曲线) 不论阻尼大小，欲取得一定的隔振效果，即隔振系数K ＜1，前提是： ω λ = 2 ω n 即 k ω m 2 因此应采用刚性系数较低的隔振器或适当加大机器底座的质量。频率比 的值越大， λ 隔振效果越好，在实际应用中常取的频率比λ 2.5 ~ 5 。 （2 ）增大阻尼可减小机器经过共振区时的最大振幅，但在λ 2 时却使隔振系数K 增大， 即隔振效果降低。因此阻尼的选择应权衡这两方面的得失。工程中ζ 值一般都会采用0.02~0.1 范围。 对被动隔振，以机器经隔振后的振幅B 与振源的振幅r 的比值表示隔振效果，也称为隔 振系数K，可求得与上述主动隔振完全相同的公式。 二、 隔振材料与减振器 原则上，凡能支承运转设备动力荷载，又能产生弹性变形，并在卸载后能立 即恢复原状的材料或元件均可作为隔振材料或减振器。下面介绍几种工程中最常 用的减振元件和材料。 中高频: 1．钢弹簧 钢弹簧的应用最为广泛，常见的有螺旋弹簧、锥形弹簧、圈弹簧、板片弹簧 等。尤以螺旋弹簧在机器减振中多见。由于钢弹簧的静态压缩量δ 能随意选 st 择，系统共振频率可控制在很低的范围内，其缺点是阻尼特性差，容易传递高频 振动，并在运转启动时转速通过共振频率会产生共振。为此，在应用中应附加阻 尼措施。 2．钢丝绳减振器 该类减振器能适应现代化产业对振动冲击和噪声控制技术的严格要求，是一 种具有优良的振动和冲击性能的新型产品，可有效地降低结构噪声。具有多向弹 性变形、非线性软化型刚度、使用与存储方便、重量轻等优点。 3．橡胶类减振器和隔振垫 橡胶是一种较理想的弹性材料，以天然橡胶、丁氰或氯丁橡胶等尤好。板状 或块条状实心橡胶受压变形量很小，一定要经过加工成图3 所示的肋状钻孔或凸台 等方可增加受力时的变形量。若需更大的变形量，则可变更橡胶的受力方式。 图3 不同构造型式的橡胶减振垫 4．玻璃纤维板 用酚醛树脂或聚醋酸乙烯胶合的玻璃纤维板（俗称冷藏板）也是一种隔振材 料，可应用于负载不大的设备减振。其特点是隔振效果良好，有防火、防腐、施 工方便、价格低的优点，材料来源广泛。另外，当材料受潮后，隔振效果稍受 影响。 5．空气垫减振器 一般由气缸体、活塞、活塞杆和气阀组成，通过气阀向气缸体内充入压力空 气而形成气垫，气缸体受到剧烈振动经过气垫的缓冲变成活塞平稳的运动，从而 达到减振的目的。 6．其它材料 软木、毛毡、泡沫塑料、塑料气垫纸、矿渣棉毡、废橡胶、废金属丝等也可 以作为隔振材料使用。但塑料制品易老化，性能随环境变化较大，除了作小型设 备、仪器等临时性的隔振措施外，工程中应用不多。 隔振材料和减振器的工程应用是错综复杂的，必须根据真实的情况因地制宜地 选择各种隔振材料和减振器，并合理地进行结构上的布局，以便取得良好的隔振效果。 低频 由于谐振频率的缘故，以上所提及的几种隔振方法不适用于15 赫兹以下的 低频段的隔振。在低频领域一般都会采用以下三种隔振方法： 1、中国专利之磁力隔振垫 磁力隔振垫是一种新型的宽带被动式隔振系统，它的谐振频率仅为2 赫兹且 谐振峰非常平缓对高于2 赫兹的震动有良好的减振效果。而一般常见的被动式减 震系统（如空气减震系统、橡胶减震系统或弹簧减振系统等），因谐振频率较高 （约十几赫兹到几十赫兹）所以对低频震动的隔振效果不佳。 在磁力隔振垫内部，由强力钕铁硼磁极对产生的磁力隔隙，可以有明显效果地地减少 和隔绝震动传递。这种作用是双向的，既能够大大减少地面对仪器设施的振动干扰， 也能够大大减少自身产生振动的设备对地面和周围的震动干扰。 适用于各种需要减少外部震动干扰或隔离震动源对外部的影响。例如光学测 量装置，精密光学显微镜，电子显微镜等各种精密测试分析仪器；各种压缩机， 机械泵等机械设备的消震减震，有实际效果的减少水平和垂直方向的振动干扰。 特殊设计的磁力隔震垫内没有钢或铜材料的零件，橡胶圈也只是起密封和保 持稳定作用，而不是起减震作用，这样就最大限度地降低了谐振频率和谐振峰。 有效工作频率范围宽，特别是对于很低频率振动的消震减震效果良好。 精心选择的材料、仔细设计的结构、恰当的阻尼系数，使得磁力隔振垫能够 达到最好的性价比。 不需要日常维护和调整，安装调整

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