工程噪声隔振与阻尼

1、励J辰 1 j lil LM机械设备运转产生振动,振动一方面直接向外辐射噪声,另一方 面以弹性波的形式通过相连的结构向外传播,并在传播的过程中向外 辐射噪声。控制振动的一个重要方法就是隔振。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f称为积极隔振或主动隔振; 另_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

2、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。本章主要介绍隔振与阻尼原理、各种隔振元件的性能 特点及隔振元件与阻尼村料的选择和设计。丁丁 第/L亡隔振h- J、于 本 5. 0鬲报鸟規尼内 5.1爲报5.1.1觴报技*槪述1概述机械设备振动能量以两种方式向外传播而产生噪声,- 部分由振动机器直接向空中辐射,称为空气声；另一部 分振动能量则通过承载机器的基础、连接构件传递,固 体表面振动以弯曲波形式传播,因而能激发结构振动向 空中辐射噪声,这种通过固体传播的声波叫固体声。振动会影响仪器设备的精度、功能和使用寿命,会造成 事故。同样会危害人的身心健康

3、，甚至造成器官损伤。隔振就是就是将声源与结构之间形成弹性连接,实际上 振动不可能完全隔绝,故通常也称为减振。5.1.1觴檢技求槪述2隔振原理机械设备运转时，会存在一个周期性的力作用，从而使其产生振动。 振动的机器通过基础、连接构件向四周传递。若在刚性连接之间 安置弹簧或弹性衬垫组成弹性支座,由于支座可以发生 弹性变形，起到缓冲作用，便减弱了机器对基础的冲击 力，使基础的振动减弱；同时由于支座材料的阻力耗能, 也减弱了传给基础的振动,从而使声辐射降低，这就是 隔声降噪的基本原理。隔振时使用的弹性支座称作隔振器,相对于机械设备, 其质量可以忽略不计,看做只由弹性装置和能量消耗装 置组成。隔振分为主

4、动与被动两种类型,即从减小振动的传出或 是保护仪器设备免受外接振动的影响来划分的。三W 第/L亡陽振川.尼，r本 5.1.1觴檢技*槪述:3.传振系数传振系数又称作”振动传递率”、”隔振效率”。是表征 隔振效果的常用物理量,通常记作T。它是通过隔振元件传 递过去的力与总干扰力之比,即：T二传递力/干扰力。T越小通过隔振器传递过去的力趣小f隔振效果越显著,隔振性能越好。 如果设备与基础是刚性连接f则T=：U即干扰了全部传递给基础,没有 隔振作用；如果在设备与基础之间安装隔装置 取2.53Hz z阻尼系数取动频率。当f/fvl时，T1 ,无隔振作用；当f/fm时，共 振且放大扰动；当f/f2“2时

5、，Tvl ,隔振。一般频率比 0.1 0.2。0J4 0.6 1 7T 24 6(5)隔振参量的验算隔振参量包括传振系数T、静态压缩 量&动态系数以及隔振降噪量效果估算等。在实际工作 中，由于大面积的振动速度值与板附近的声压值较接近, 般可认为板的振动速度级匚和附近的声压值相等,(6)阻尼比(中C/CJ与隔振的关系在f/fo2i/2的范围内,匚J f TJ ,这表明减小阻尼, 振动也随着减小,反之增大阻尼对隔振有不良影响。5.1.3畅撷免件逼荐鸟殺针以上分析表明：要取得比较好的隔振效果,首先必须保证,即设计比较低的隔振系统频率。如果系统干扰频率f比较低, 系统设计时很难达到的要求,则必须通过增

6、大隔振系统阻尼的方法以抑制系统的振动响应。此外,对于旋转机械如电动机等,在这些机械的启动和停 止过程中,其干扰频率是变化的,在这个过程中必然会出 现隔振系统频率与机器扰动频率一致的情形,为了避免系 统共振,设计这些设备的隔振系统时就必须考虑采用一定 的阻尼以限制共振区附近的振动。通常隔振器的阻尼比匚在220% ,钢制弹簧齐1% ,纤维垫 中25% ,合成橡胶匚20% o表常见机械设备的扰动频率设备类型振动基频(Hz )风机类1 轴的转数2.轴的转数x叶片数电机类1.轴的转数2.轴的转数x电机极数齿轮轴的转数x齿数轴承轴的转数x滚珠数/2 (轴转2圈,滚珠转1圈)变压器交流电频率x 2压缩机轴的

7、转数内燃机1.轴的转数2.轴的转数x发动机缸数第/L亡陽加尼丄5.2短尼减报枝术振动中知道阻尼对于系统的振动响应有重要影响。适 当增加系统的阻尼,是振动控制的一种重要手段。增 加系统中阻尼的方法很多，如采用高阻尼材料制造零 件、选用阻尼好的结构形式、在系统中附加阻尼、增 加运动件的相对摩擦、在振动系统中安装专门的阻尼 器等等。目前，阻尼减振技术已发展成一门专门技术, 在工程领域等到广泛地应用,涉及的内容十分丰富, 本节简要介绍其基本原理和主要技术。本 5.2.1短尼的概念1. 1 阻尼的定义：阻尼是指系统损耗能量的能力。2. 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

8、,从而达到减振的目的。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、増强机械与机械系统的动态稳定性。3. 2 阻尼的作用主要有：4.5.6(1) 阻尼有助于降低机械结构的共振振幅 产生阻尼。在低应力状况下由材料的微观运动产生的阻尼耗能,称为材料粘滞弹性,见图。本 522短尼材料讲 1.4 阻尼材料：2.(1)粘弹类阻尼材料,应用广泛，主要分橡胶类和塑料类,般以胶片形式生产,使用时可用专用粘结剂将它贴在需要减振 的结构上。3.4.5.(2)金属阻尼材料，由高分子树脂加入适量填料以及辅助材 料配制

9、而成,是一种可涂覆在各种金属板状结构表面上,具有减 振、绝热和一定密封性能的特种涂料。沥青型阻尼材料,以沥青为基材，并配入大量无机填料混合而成，需要时再加入适量的塑料.树脂和橡胶等。(4)复合型阻尼材料,在两块钢板或铝板之间夹有非常薄的 粘弹性高分子材料,就构成复合阻尼金属板材。金属板穹曲振动 时,通过高分子材料的剪切变形,发挥其阻尼特性,它不仅损耗 因子大,而且在常温或高温下均能保持良好的减振性能。6.阻尼大小评价一损耗因子19M阻尼层523短尼辖构基板阻尼层Hi基本弹性层陽振尼5.2.3短尼褚构阻尼层基层板阻尼层M0）两面檢层自由阻尼弯曲约柬展基展板阻尼愿阿烏层 基层板Af本 5.2.3 KL尼构ISOLATOR SPRINGSInput ForceF(t)=Fosin(a tMACHINESPRING MOUMT&AIR SPRINGS)胡