1、第三章 振动污染及其控制,主要内容：,一、振动对环境的影响和评价 二、振动控制的基本方法 三、隔振和阻尼减振 四、隔振设计与计算,一、振动对环境的影响和评价,1）人可以感觉到的振动频率范围在1-100Hz； 2）对人体反应最强烈的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合的频率； 3）低于2Hz的次声波振动可能会引起人的死亡； 4）影响和损害建筑物、精密仪器和设备。,振动可分为：稳态振动、冲击振动和无规则振动。,振动对人及环境的影响：,振动与噪声密切联系 振动频率在20Hz-2000Hz范围内时，振动源同时也是噪声源。 在可听的频率范围内，人可以感觉到的振动频率范围为1-100Hz 振动能量向外传播产生噪声 直接向空中辐射空气声 通过结构传递固体声,对人体健康的危害 振动频率的影响： 低频振动（30Hz以下） 中频振动（30100Hz） 高频振动（100Hz以上） 人对频率为2-12Hz的振动感觉最敏感 共振频率危害最大： 人体6Hz附近;内脏8Hz附近； 头部25Hz附近；神经中枢250Hz左右； 低于2Hz的次声振动有可能引起人的死亡。,振动的振幅及加速度对人体的影响 当振动频率较高时，振幅

  2、起最大的作用； 当振动频率较低时，加速度起最大的作用。 振动对人体的影响与作用时间有关 振动对人体的影响与人的姿势有关 全身振动人直接位于振动物体上 局部振动手持振动物体时引起的局部振动,二、 振动的评价与标准,振动的评价 （一）振动的评价指标 位移 速度 加速度 振动级 一般用机械振动参数级来描述振动的强度，单位（dB）。 在环境振动测量中，一般都会采用振动加速度级和振动级作为振动强度参数。,振动加速度级定义为：,振动级定义为修正的加速度级,例 ： 频率为2HZ 、8HZ 和16HZ 的三种频率成分均以加速度为 0.1m/s2振动，求其加速度级和振动级。,、,（1） 加速度级,（2） 垂直振动级,（3） 水平振动级,GB10070-88 规定的城市各类区域铅垂向 振级标准值 (dB),目前普遍重视且广泛采用的振动操控方法:,主要振动控制技术,1.控制振动源振动，即消振 2.隔振 3.吸振，又称动力吸振 4.阻振，又称阻尼减振,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

  3、，达到减振降噪的目的。,（一）隔振,隔振前机械设备与地基之间是近刚性连接，连接刚度很大，设备正常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。 主动隔振系统，其隔振的目的是为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。 被动隔振系统，其隔振的目的是为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。,隔振的评价,评价振动的强弱，通常用位移、速度、加速度三个量来表示，该三个量有内在的联系。,对于简谐振动来说，振动的位移为：,其中：X振动的位移，m Xm振幅，即最大的位移，m 角频率，等于2f 相位,振动速度和加速度分别为位移的一阶导数与二阶导数，即：,当质点作自由振动时，其振动频率只与系统的固有参量有关，而与振动的初始条件无关。 对于质点振动系统，质量越大，则系统

  4、的固有频率越低；劲度越大，则系统的固有频率越大。,阻尼的定义与作用,阻尼是指系统损耗能量的能力。从减振的角度看，就是将机械振动的能量转变成热能或其它可以损耗的能量，进而达到减振的目的。 阻尼技术就是充分运用阻尼耗能的一般规律，从材料、工艺、设计等各项技术问题上发挥阻尼在减振方面的潜力，以提高机械结构的抗振性、降低机械产品的振动、增强机械与机械系统的动态稳定性。,(1) 阻尼有助于降低机械结构的共振振幅，从而避免结构因动应力达到极限所造成的破坏。 (2) 阻尼有助于机械系统受到瞬态冲击后，很快恢复到稳定状态。 (3) 阻尼有助于减少因机械振动所产生的声辐射，降低机械噪声。 (4) 能大大的提升各类机床、仪器等的加工精度、测量精度和工作精度。各类机器尤其是精密机床，在动态环境下工作需要有较高的抗振性和动态稳定性，通过种种阻尼处理可以大幅度提高其动态性能。 (5) 阻尼有助于降低结构传递振动的能力。在机械系统的隔振结构设计中，合理地运用阻尼技术，可以使隔振、减振效果明显提高。,常用来表征隔振效果的物理量传振系数（振动传递系数或力传递率）,定义：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

  5、扰动之间的比值,传振系数越小，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 的情形，这时振动被放大了。,在工程设计和分析时，一般会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：,传振系数越小，隔振效率越高。,结合传振系数的定义，能够获得无阻尼振动系统的力传递系数：,其中：f为干扰力频率，f0为隔振系统的固有频率。,对上式的讨论: p109图3-12,（2）当f/f01时，即干扰力的频率等于或接近隔振系统的固有频率，T大于1，说明隔振系统不但不起隔振作用，反而放大了振动的干扰，甚至产生共振现象。,（3）当f/f021/2时，即干扰力频率大于隔振系统的固有频率的21/2 倍，T小于1，隔振系统才线时，即干扰力的频率小于隔振系统的固有频率，T1，说明干扰力全部通过隔振装置，即隔振系统不起作用。,讨论有阻尼条件下，传振系数T与阻尼比的关系： P127 图329,（1）当f/f021/2时，也就是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，越大，则T值越小，表明增大阻尼对控制振动有好处； （2）当f/f021/2时，也是设计隔振装置经常考虑的范围， 越小，则T值越小，表明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。,综合上述两种讨论，可知：,1）欲得到好的隔振效果，必须设计较低的f0，并且只有当f/f021/2，才可以获得好的隔振效果；,2）如果干扰频率f比较低，或者因其他原因，只能做到f/f021/2时，此时可采取增加阻尼来限制干扰力的放大作用。,实际应用举例：,1. 拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大，是何原因？,答：由于空负荷质量小，则空负荷时固有频率要比设计的固有频率f0大，所以f/f0的值比设计值小，因此空负荷时传振系数比设计值大，因此拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大。,常见机械设备的扰动频率,

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