第三章振动污染与其控制2015年-05-11

第三章振动污染及其控制第一节概述

第二节振动基础

第三节振动的评价与标准

第四节振动控制技术

第五节减振材料与装置及其应用第一页，共177页。二、振动污染源

三、振动的影响●●一、振动与振动污染●第一节概述第二页，共177页。一、振动与振动污染●（一）振动

（二）振动污染

第三页，共177页。定义：（1）任何一个可以用时间的周期函数来描述的物理量，都称之为振动。（2）当一个物体处于周期性往复运动的状态，即可说物体在振动。（一）振动

第四页，共177页。

振动现象物理现象：声、光、热等物理现象都包含振动；生命和生活：心脏搏动、耳膜和声带的振动是人体的基本功能。工程技术领域：桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动飞机和船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动，各种动力机械的振动，控制系统中的自激振动等。第五页，共177页。振动污染：振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作。（二）振动污染

第六页，共177页。振动污染的特点

1.主观性：是一种危害人体健康的感觉公害。

局部性：仅涉及振动源邻近的地区。

瞬时性：是瞬时性能量污染，在环境中无残余污染物，不积累。振源停止，污染即消失。3.2.第七页，共177页。振动污染源

（一）工厂振动源（二）工程振动源

（三）道路交通振动源

（四）低频空气振动源

自然振源

人为振源

地震、火山爆发等自然现象。自然振动带来的灾害难以避免，只能加强预报减少损失。

二、振动污染源

●第八页，共177页。工业振动源：旋转机械、往复机械、传动轴系、管道振动等，如锻压、铸造、切削、风动、破碎、球磨以及动力等机械和各种输气、液、粉的管道。特征参数：常见工厂振源附近面上加速度级：80～140dB；振级：60～100dB；峰值频率：10～125Hz。（一）工厂振动源第九页，共177页。工程振动源：工程施工现场的振动源主要是打桩机、打夯机、水泥搅拌机、辗压设备、爆破作业以及各种大型运输机车等。

特征参数：常见工程振源附近振级：60～100dB。（二）工程振动源

第十页，共177页。

铁路振源：频率：一般在20～80Hz范围内；离铁轨30m处的振动加速度级范围85～100dB，振动级范围75～90dB内。（三）道路交通振动源

公路振源：频率：一般在2～160Hz范围内，其中以5～63Hz的频率成分较为集中；

振级：多在65～90dB范围内。第十一页，共177页。

低频空气振动是指人耳可听见的100Hz左右的低频。如玻璃窗、门产生的人耳难以听见的低频空气振动。这种振动多发生在工厂。（四）低频空气振动源

第十二页，共177页。固定式单个振动源如，一台冲床或一台水泵等

振动污染源按形式分为

集合振动源如，厂界环境振动、建筑施工场界环境振动

第十三页，共177页。动态特征定义示例稳态振动观测时间内振级变化不大的环境振动往复运动机械，如空压机、柴油机等；旋转机械类，如发电机、发动机、通风机等冲击振动具有突发性振级变化的环境振动建筑施工机械，如打桩机等；锻压机械，如冲床，纺锤等无规则振动未来任何时刻不能预先确定振级的环境振动道路交通振动、居民生活振动、房屋施工，室内运动等铁路振动列车行驶带来的轨道两侧30m外的环境振动铁路机车的运行按振动源的动态特征又可分成表3-1所示的四类。

表3-1环境振动污染源动态特征

第十四页，共177页。三、振动的影响●（一）振动对生理的影响

（二）振动对心理的影响

（三）振动对工作效率的影响

（四）振动对构筑物的影响

第十五页，共177页。振动的生理影响主要是损伤人的机体，引起循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、代谢系统、感官的各种病症，损伤脑、肺、心、消化器官、肝、肾、脊髓、关节等（一）振动对生理的影响

第十六页，共177页。振动对睡眠的影响试验图3-1由锻锤振动负荷引起的觉醒率

睡眠深度1度（浅睡眠）：振动级60dB无影响，69dB以上则全部觉醒；深度2度（中度睡眠）：60～65dB无影响，79dB全部觉醒；因2度睡眠占8小时睡眠时间的一半以上，故影响这种睡眠的振动级最令人厌烦；睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方会觉醒，觉醒几率很低；睡眠深度REM(异相睡眠，指睡眠多梦期):振动影响介于深度2度和3度之间。第十七页，共177页。人们在感受到振动时，心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应。除振动感受器官感受到振动外，有时也会看到电灯摇动或水面晃动，听到门、窗发出的声响，从而判断房屋在振动。人对振动的感受很复杂，往往是包括若干其他感受在内的综合性感受。

（二）振动对心理的影响

第十八页，共177页。振动引起人体的生理和心理变化，导致工作效率降低。振动可使视力减退，用眼工作时所花费的时间加长。振动使人反应滞后，妨碍肌肉运动，影响语言交谈，复杂工作的错误率上升等。（三）振动对工作效率的影响

第十九页，共177页。振动通过地基传递到构筑物，导致构筑物破坏。如基础和墙壁龟裂、墙皮剥落，地基变形、下沉，门窗翘曲变形，构筑物坍塌，影响程度取决于振动的频率和强度。由于共振的放大作用，其放大倍数可由数倍至数十倍，因此带来了更严重的振动破坏和危害。（四）振动对构筑物的影响

第二十页，共177页。一、振动的基本物理量

●二、振动的性质

三、简谐振动系统四、波动的产生与传播●●●第二节振动基础第二十一页，共177页。位移频率周期加速度速度基本物理量一、振动的基本物理量

●第二十二页，共177页。定义：某个物理量（位移、速度或加速度）按时间的正弦或余弦规律变化的振动。（x0为振幅、ω为角频率）（3-3）

简谐振动是最简单的周期振动。若正弦振动，则

（3-1）

位移（3-2）

速度

加速度第二十三页，共177页。

简谐振动（正弦）的相位关系

图3-2位移、速度、加速度的相位关系位移、速度和加速度的相位关系如图所示，相位差为π/2，则位移和加速度相位相反。第二十四页，共177页。

（一）正弦波振动

（二）复合正弦波振动

（三）冲击波振动二、振动的性质

●第二十五页，共177页。

（一）正弦波振动如图，正弦波最大振幅为A，周期为T，频率为f，角速度ω=2πf＝2π/T，以时间t为横坐标,则瞬间振动振幅可表示为（3-4）

若以距离x为横坐标,则瞬间振动振幅可表示为

（3-5）

图3-3正弦波

波长常数，

第二十六页，共177页。

（二）复合正弦波振动

图3-4正弦波的合成（基波和3次谐波的相位影响）

振动频率相同的正弦波合成后仍是以相同频率振动的简谐振动。定义：两个以上正弦波叠加后形成的新波称为复合正弦波。在基波上含有3次谐波(基波的3倍频波)的波形。相对于基波分别相差90º相位。随着波形移动，其峰值(复合波的振幅)也随之变化。这种复合波仍是周期波形。第二十七页，共177页。

拍频现象

两个频率相近的振动合成时产生振幅周期性变化的现象。

图3-5拍频现象（频率稍有不同的正弦波合成）

实际的振动波即便再简单，也是一个相互没有倍频关系的周期波形的集合，通常是在一个波上再加上一个非周期的波动，且随时间变化，所形成的冲击波也急剧变化。第二十八页，共177页。冲击：指给予系统的激励。与该系统的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结。实际发生的冲击波振动时间往往并不很短，而是经过数个周期的衰减振动形式的过渡激励。

（三）冲击波振动冲击性振动：冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产生的振动。往往为公害振动！第二十九页，共177页。冲击波示例

图3-6冲击波及其频谱示意图图(a)是典型的单一矩形冲击波振幅A、持续时间T，显示从低频到高频具有均一频谱的冲击力。

图(b)的正弦波半周期激励是近似实际的冲击波谱图。是物体具有弹性所致结果。第三十页，共177页。冲击激励的响应

图3-7冲击激励引起的单自由度系统的响应

若在质量块上施加一外来单一冲击力时，与该质量块和弹簧系统决定的共振频率相比较，有图3-7（b）的2种情况。【图(b)Ⅰ】若延长冲击力作用时间，在最初施加冲击力后和冲击力消除后，将继续自由衰减振动。【图(b)Ⅱ】若冲击力时间极短，则力消除后将继续出现系统所固有的自由衰减振动，即与力的波形无关的自由振动。

第三十一页，共177页。

（一）自由振动

（二）受迫振动

（三）振动体与共振三、简谐振动系统●第三十二页，共177页。

（一）自由振动：无外力作用的振动1.无阻尼自由振动2.有阻尼自由振动图3-8弹簧自由振动示意图

在弹性系数为k的弹簧上加一质量m的重物，使其产生位移后轻轻放开，则弹簧作无阻尼自由振动。

实际振动系统有弹簧内摩擦、滑动摩擦、空气或水的阻力等各种阻尼作用，是有阻尼自由振动。

第三十三页，共177页。根据牛顿定律，无阻尼自由振动的运动方程式为

1.无阻尼自由振动的计算即

（3-8）

当t＝0，时，求解，得（3-9）

即，为正弦波形，振动在无阻尼状态下一直持续下去。

式（3-9）中，系统的固有角频率

可表示为

或

于是，系统的固有频率（3-10）

【讨论】与位移振幅无关。计算中需要确定值！

K-劲度系数第三十四页，共177页。1.无阻尼自由振动的计算弹簧并联与串联时总弹性系数的计算图3-9总弹性系数的计算

第三十五页，共177页。2.有阻尼自由振动的计算气体或液体阻尼的黏性摩擦阻力与振动速度成正比，则

（3-12）

【讨论】阻尼系数c

c=0，则为无阻尼振动；

c由0逐渐增大，成为阻尼逐渐增大的振动；

c≥cc（临界阻尼系数），已无振动，系统缓慢恢复到原位置。

令阻尼比

（3-13）

临界阻尼系数

（3-14）

第三十六页，共177页。根据阻尼比的大小，振动物体的位移随时间的变化有三种不同的情况

①0＜＜1时，为c＜cc的阻尼振动，即物体虽作振动，但振幅逐渐减小,不久即停止。图3-10不同阻尼下的位移随时间的变化

【讨论】

②

=1时，为c=cc的临界阻尼振动，阻尼系数c即为临界阻尼系数。

③

＞1时，为c＞cc的过阻尼振动，此运动已非振动状态，而是逐渐衰减的非周期运动

第三十七页，共177页。

（二）受迫振动：在外力反复作用下的振动1.无阻尼受迫振动2.有阻尼受迫振动图3-11受迫振动

第三十八页，共177页。无阻尼时，若外力为振幅F0、角频率ω的简谐激振力,则运动方程可写成1.无阻尼受迫振动（3-22）

解得在外力作用下的位移x为（3-23）

当时，位移为无穷大，此状态称为共振。

第三十九页，共177页。1.无阻尼受迫振动（3-24）

式(3-23)中的值表示外力F0在静态作用时的位移，设其为，振动中的位移振幅为时，二者之比的绝对值称为位移振幅倍率，即

（3-23）

第四十页，共177页。图3-12振幅倍率

【讨论】阻尼比=0的情况

频率比（）=0时，振幅倍率为1；频率比=1时，振幅倍率为无穷大；频率比由1逐渐增大时，振幅倍率逐渐减小；频率比达到以上时，振幅倍率减小到1以下。第四十一页，共177页。2.有阻尼受迫振动存在与振动速度成正比的阻尼时，受迫振动的运动方程式为当0＜＜1时，解得

在阻尼项消失后的恒定态下，位移为（3-25）

（3-26）

（3-28）

第四十二页，共177页。2.有阻尼受迫振动振幅倍率为（3-29）

用图表示式（3-29）时，如图3-10所示，越小，振幅倍率曲线的峰值越高；越大，振幅倍率曲线的峰值越低，也越平缓。

第四十三页，共177页。

（三）振动体与共振1.固有频率

共振发生的频率共振烈度的表示振动体与共振频率4.3.2.第四十四页，共177页。1.固有频率（也称共振频率）

公害振动发生的主频率范围大约为1～100Hz。长跨度桥、天线、电缆、建筑物等的固有频率在此范围。设备安装在房屋地板（楼板）上时，为了防止建筑物产生共振响应，需要对建筑物各构件各自的固有频率进行估算。

单自由度振动系的固有频率与质量、劲度系数及衰减系数相关。激振力的频率与机械或构筑物的固有频率一致时，就会发生共振。第四十五页，共177页。2.共振发生的频率即阻尼比=0，频率比=1时，呈共振状态理论上振幅为无穷大。无阻尼

阻尼比＞0时，随增大，最大位移振幅逐渐减小。最大振幅产生的频率比为最大振幅产生的频率为有阻尼

（3-31）

（3-33）

第四十六页，共177页。3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振动产生的最大位移振幅。通常的振动多是＜＜1，则最大振幅倍率近似为

共振烈度的强度：

（3-36）意义：表示共振点处振幅扩大为静态位移的倍数

例，若Q为10，则共振点处的振幅扩大为静态位移的10倍。第四十七页，共177页。3.共振烈度的表示共振烈度的强度的计算方法：①实测频率变化的激振，绘制如图3-13的共振烈度曲线；②求出从最大振幅点减去3dB位置的频域；③按式（3-36）求得Q或

图3-13共振烈度

第四十八页，共177页。4.振动体与共振频率桥梁、天线、各类机械及构件等大多为棒状振动体。设棒状体(圆形、方形、矩形板条)材料密度为ρ，弹性模量为E，长度为l，振动体的共振频率为基频的整倍数n＝1，2，3，…则纵向共振频率（3-37）横向共振频率

式中，——与棒横截面半径或厚度成正比的量。（3-38）第四十九页，共177页。l:长度；S：张力；：密度E:弹性模量；:常数；t：厚度（方棒）或直径（圆棒）c:声速;开口时要对长度振动体基波频率高谐波频率备注弦的横向振动基波的整倍数棒的纵向振动基波的整倍数杆的横向振动非基波的整倍数

:常数；t：厚度（方棒）或直径（圆棒）两端开口或闭合的空气柱基波的整倍数圆形膜非基波的整倍数周边固定圆形盘非基波的整倍数l:长度；S：张力；：密度：密度;E:弹性模量

c:声速;开口时要对长度作开口修正面密度;a:半径；S：张力K2：常数；：泊松比表3-2振动体与共振频率

调节振动体结构尺寸参数(直径、厚度及长度等)可控制其共振频率。第五十页，共177页。

（一）波动的产生

（二）共振引起的扩大

（三）振动波的种类与形态

（四）波动沿地面的传递特性四、波动的产生与传播●第五十一页，共177页。波动产生的机理：激振力的作用。由往复、旋转之类周期性运动产生的激振力直接作用于介质，就会发生振动。振动往往以波动的的形式迁移，或将周期性作用力施加到其他部件或基座上，形成振源。典型的振源：压缩机、破碎机、自动织布机、各种风钻、振动输送机等。

（一）波动的产生第五十二页，共177页。共振现象的主要形式有4种

（二）共振引起的扩大（1）包括基础在内的机器质量和支承基础的支承弹簧引发的力的传递即为共振。（2）激振力传递过程中，可能发生因地质构造引起地基共振的现象。3）从受振（即受损方）还须考虑与振源同样的机械或建筑及其支承引起的共振。（4）当机械或建筑的部分或部件的固有频率与传递来的激振力频率一致时，就会强烈共振。第五十三页，共177页。

（三）振动波的种类与形态纵波（压缩波或疏密波）:传播速度快，在振源观测时总是先到达观测点，故也称为一次波（PrimaryWave，略作P波）纵波传播以介质体积伸长或压缩的形式变化，质点沿波的行进方向作前后运动。

横波（剪切波）:又称二次波（SecondaryWave，略作S波）横波中质点运动与波的传播方向垂直，介质体积不发生变化。实体波（BodyWave）瑞利波（RayleighWave）：最具代表性的表面波，在公害振动中起重要贡献。质点运动与波的传播方向垂直。

表面波（SurfaceWave）乐甫波(Lovewave)：在不同固体表面层内发生的表面波。质点运动与波传播方向垂直且水平移动。

图3-14振动波的种类与形态

第五十四页，共177页。

（三）振动波的种类与形态在流体场中必须考虑介质的体积弹性，因此空气中只发生纵波。液体表面发生以重力和表面张力为恢复力的横波。固体中，体积变化的阻尼产生纵波；形变阻尼导致横波产生。在无限大的介质中传播的仅为纵波和横波。在性质完全不同的固体界面或固体与真空、固体与气体的界面产生表面波。第五十五页，共177页。

（四）波动沿地面的传递特性1.波动传递的顺序

波动的空间分布特征波动随距离的衰减波动的反射、折射和衍射4.3.2.第五十六页，共177页。1.波动传递的顺序

图3-15振动波传递顺序示意图

作用于匀质且广阔的地表面上一点的纯冲击波，一般随着距离的增加，波形本身将产生变形。假定波形传播时保持原状，则波动传递顺序：首先观测到与地面平行的P波，其次是S波，而后是具有与地面垂直振动分量的R波。

第五十七页，共177页。波动的空间分布特征2.置于地表上的圆板受到垂直冲击振动时

（1）P波在空间传播最快，S波次之，二者都以振源为中心呈球面波传播；R波稍滞后，以振源为中心呈圆柱波传播图3-16在均匀地面上施加振动力时波的传播状况示意图P波与振动传播方向平行运动S波与振动传播方向垂直运动R波粒子的水平分量R波粒子的垂直分量R波在地表水平分量大，垂直分量稍小；地表稍向下水平分量为0处质点运动仅为垂直分量再深处，水平分量与表面作反相位运动，并随深度而急剧减。（2）R波能量最强，约占总能量的67%，是振动公害处理首要考虑的波。横波占26%，纵波能量最小，仅为7%。第五十八页，共177页。波动随距离的衰减3.距振源r0的基准点与距离r点的振幅比xr/x0为（3-39）式中，xr、x0——分别为基准点和距离r点的振动位移振幅；λ——地基的衰减常数；n——与波动类型相关的参数，表面波n=1/2。式中右侧第1项是介质吸收引起的衰减，每隔一定距离衰减一定dB量；第2项是波面扩展引起的衰减，若为表面波，则每倍程衰减3dB。振动以波动形式从振源传递到地面，随波动距离增加逐渐减小，直至衰灭波的形态不同，n值不同，波动随距离r的衰减也不同。第五十九页，共177页。波动随距离的衰减3.距振源r1的基准点与距离r2点的振级衰减La1-La2为式中，La1、La2——分别为基准点和距离r点的振动位移振幅；λ——地基的衰减常数；第六十页，共177页。波动随距离的衰减3.若R波的强度与波阵面扩展距离的平方成反比衰减，且无其他衰减时，则分别与距离r1、r2对应的振动量位移、速度或加速度（a1、a2）与距离间近似存在下列关系;

（3-40）式中，a1、a2——分别为与距离r1、r2对应的振动量位移、速度或加速度。

第六十一页，共177页。波动的反射、折射和衍射4.图3-17不同入射波的反射波和折射波

振动在固体中的反射、折射、衍射、透射基本原理同声场；复杂处在于固体中纵波、横波、表面波共存，且传播速度不同。图示为P波、S波从固体介质1传递到固体介质2的界面产生反射和折射的情况。设P波、S波在介质1中的振动速度分别为cP1、cS1，在介质2中的振动速度分别为cP2、cS2。

第六十二页，共177页。波动的反射、折射和衍射4.图3-17（a）P波以角度α入射P波以角度α入射时，在两介质界面上P1波以相同的角度α正反射。还产生反射波SV1和折射波SV2，入射角和反射角分别为b与f。在介质2中形成折射波P2，折射角为e。则有如下关系成立。（3-41）入射、反射、折射的角度分别取决于P波、S波的速度

第六十三页，共177页。波动的反射、折射和衍射4.SV波与SH波均为横波，如图中箭头所示，SV波的质点运动与纸面平行，SH波质点运功与纸面垂直。SV波入射（图3-17(b)）时，SV1波作正反射，此外产生SV（P1）反射波、SV（SV2）折射波和SV（P2）折射波。SH波入射（图3-17(c)）时所产生的反射和折射都是SH波。图3-17（b）第六十四页，共177页。波动的反射、折射和衍射4.不同波的强度受ρ1cPl、ρ1cSl、ρ2cP2、ρ2cS2的影响，介质1和介质2的ρc比越大，材质越相异，反射波就越强，折射波越减少。

若界面的一侧是气体或液体，则其中只存在P波即压缩波(纵波)，界面阻抗显著变化，相互折射显著减少，与声场情况相同。若为固-固界面，即使是异质材料，阻抗变化也很小，振动易于导入，折射透过也相当大。第六十五页，共177页。波动的反射、折射和衍射4.当波动在不同材质的多层介质中传播时各种形式的波重叠反射、折射，情况极其复杂。界面（1）会产生R波；层间界面（2）、（3）也会产生乐甫波，沿界面传播。图3-18各层间的多重反射、折射

第六十六页，共177页。图3-19是R波在固体端部传播的示例。R波在固体端部反射，同时向端部侧面弯曲传播。例如，地面的沟深远远大于波长时，部分表面波沿沟内侧行进，其中会有若干波到达沟对侧。图3-19在固体端部的R波的反射波和透射波

波动的反射、折射和衍射4.第六十七页，共177页。二、环境振动标准

三、城市区域环境振动标准●●一、振动的评价

●第三节振动的评价与标准第六十八页，共177页。（一）振动的评价指标

（二）振动的评价标准1.位移、速度和加速度

2.振动级

一、振动的评价

●第六十九页，共177页。（一）振动的评价指标

1.位移、速度和加速度

振动的振动量：是指被测系统在选定点上选定方向的运动量。

位移、速度和加速度的换算关系（p118图3-20）描述振动量的基本参数

○10Hz

0.01m/s2

0.16㎜/s

2.5μm图3-20振动量换算图

第七十页，共177页。2.振动级

振动加速度级定义为（3-42）

式中：

——加速度有效值，m/s2，对简谐振动；

——加速度参考值，m/s2，国外一般取，我国取。

一般用机械振动参数级来描述振动的强度，单位为分贝（dB）。在环境振动测量中，一般选用振动加速度级和振动级作为振动强度参数。第七十一页，共177页。2.振动级

人体对振动的感觉有关因素振动频率的高低、振动加速度的大小振动环境中暴露时间长短振动的方向综合诸多因素，国际标准化组织建议采用等感度曲线（图3-21）。图3-21等感度曲线

第七十二页，共177页。振动级定义：修正的加速度级，用表示，即

式中：——修正的加速度有效值，m/s2，按式（3-44）计算。

（3-43）

式中：——频率为f的振动加速度有效值；

——振动修正值，如表3-3所示。（3-43）

-27-21-15-9-333水平方向修正值/dB-18-12-600-3-6垂直方向修正值/dB6331.5168421中心频率/Hz表3-3垂直振动与水平振动的修正值

（3-44）

第七十三页，共177页。于是，由式（3-43）求得2台机器同时工作时的振动加速度级为

【例3-1】2台机器各自工作时，在某点测得的振动加速度有效值分别为2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2，试求2台机器同时工作时的振动加速度级。解：2台机器同时工作时的振动加速度有效值为第七十四页，共177页。【例3-1】2台机器各自工作时，在某点测得的振动加速度有效值分别为2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2，试求2台机器同时工作时的振动加速度级。于是，2台机器同时工作时的振动加速度级为

解：2台机器各自工作时，其振动加速度级分别为第七十五页，共177页。（二）振动的评价标准感觉阈：人体刚刚能够感觉到振动，对人体无影响；不舒服阈：使人感到不舒服；疲劳阈：使人感到疲劳，工作效率降低。工况下以此阈为标准，超过者即认为存在振动污染；危险阈：此时振动会使人产生病变。在生理学中，振动强度习惯以g（）为单位表示加速度。据此，人体对振动的感觉标准为振动强弱对人体的影响大致可分为四种情况：刚刚感到振动是0.003g；不愉快的感觉是0.05g；不可容忍感是0.5g。

第七十六页，共177页。国际标准化组织推荐使用ISO2631/1－1985标准作为评价人体在振动环境中疲劳界限标准。我国根据这个标准制定了相应的国家标准《人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则》（GB/T13442—92）图3-22：垂直方向的振动暴露标准——暴露时间图3-23：垂直方向的振动暴露标准——疲劳和效率衰减的界限人体对垂直振动比水平振动更敏感。第七十七页，共177页。图3-22垂直方向的振动暴露标准——暴露时间第七十八页，共177页。图3-23垂直方向的振动暴露标准——疲劳和效率衰减的界限

第七十九页，共177页。二、环境振动标准

●人在居住区域承受环境振动的评价，一般以刚刚感觉到的振动加速度(感觉阈)为允许界限，在界限以下可以认为基本没有影响。国际标准化组织推荐使用ISO/DIS2631给出的环境振动标准（表3-4）113116113899289全天车间113116113838683全天办公室74～9777～10074～79747774夜间107～110110～113107～11077～8380～8677～83白天住宅717471717471全天严格控制区混合轴ZX（Y）混合轴ZX（Y）每天数次的振动连续振动、间歇振动、重复振动振动级（

）/dB时间地点表3-4ISO建筑物内振动标准

第八十页，共177页。三、城市区域环境振动标准●我国《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）中规定的有关城市各类区域铅垂方向振级标准值。适用地带范围昼间/dB夜间/dB特殊住宅区6565居民文教区7067混合区、商业中心区7572工业集中区7572交通干线道路两侧7572铁路干线两侧8080表3-5城市各类区域铅垂方向振级标准值

第八十一页，共177页。振动控制的任务：通过一定手段使受控对象振动水平满足预定要求。受控对象：各类产品、结构或系统的统称。第四节振动控制技术第八十二页，共177页。

(1)确定振源特性与振动特征(2)确定振动控制水平(3)确定振动控制方法(4)进行分析与设计(5)实现振动控制不同性质的振源引起的振动不同，解决的方法也不同；首先要确定振源的位置、激励特性(简谐性、周期性、窄带随机性或宽带随机性)；振动特征(受迫型、自激型或参激型)等。实现控制振动的目的需经历的五个环节

第八十三页，共177页。

(1)确定振源特性与振动特征(2)确定振动控制水平(3)确定振动控制方法(4)进行分析与设计(5)实现振动控制实现控制振动的目的需经历的五个环节

确定衡量振动水平的量及其指标：位移、速度或加速度、应力等，也可以是其最大值或均方根值。

第八十四页，共177页。

(1)确定振源特性与振动特征(2)确定振动控制水平(3)确定振动控制方法(4)进行分析与设计(5)实现振动控制实现控制振动的目的需经历的五个环节

振动控制方法包括隔振、吸振、阻振、消振及结构修改等，各自的适用性不同。第八十五页，共177页。

(1)确定振源特性与振动特征(2)确定振动控制水平(3)确定振动控制方法(4)进行分析与设计(5)实现振动控制实现控制振动的目的需经历的五个环节

建立受控对象与控制装置(如吸振器、隔振器、阻尼器等)的力学模型、进行振动分析;对控制装置参数与结构的设计第八十六页，共177页。

(1)确定振源特性与振动特征(2)确定振动控制水平(3)确定振动控制方法(4)进行分析与设计(5)实现振动控制实现控制振动的目的需经历的五个环节

将控制装置的结构与参数从设计转化为实物。可实现性是振动控制研究中必须注意的重要问题。

第八十七页，共177页。一、振动源控制●二、机械振动控制三、弹性减振四、阻尼减振●●●五、冲击减振●六、传播途径的减振对策

●●七、振动衰减

第八十八页，共177页。引起振动的原因主要有三种

突然的作用力或反作用力引起的冲击振动

旋转机械静平衡力或动平衡力产生的不平衡力引起振动

往复机械本身不平衡引起振动

振源控制方法:改进振动设备的设计；提高制造加工装配精度。一、振动源控制●第八十九页，共177页。机械设备产生的振动类型

稳态振动

冲击振动

产生稳态振动的机器有风机、水泵、发电机等旋转式机器及柴油机、往复式空气压缩机等往复式机器

产生冲击振动的机器有锻锤、冲床、剪板机、折边机、压力机及打桩机等冲击式机器

两种类型的振动控制及隔离方法都有所不同

二、机械振动控制●第九十页，共177页。（一）降低机械的振动加速度二、机械振动控制●（二）利用支承台架质量的减振措施（三）利用动力吸振的减振措施第九十一页，共177页。（一）降低机械的振动加速度降低机械的振动加速度的措施：采用使自由振幅倍率减小的设计。自由振幅倍率（加速度振幅倍率）定义式

（3-45）

自由位移振幅。ζ阻尼比与ω/ω0相关第九十二页，共177页。频率比ω/ω0<1时，自由振幅倍率急剧减小；ω/ω0=0.3时，全部为0.1；ω/ω0=1时，为无穷大；ω/ω0>3时，全部为1。图3-24自由振幅倍率曲线

第九十三页，共177页。（二）利用支承台架质量的减振措施

激振力频率f与系统固有频率f0之比，即频率比ω/ω0为（3-46）

机械质量m越大，弹簧劲度k越小，激振力频率f越大时，则ω/ω0越大。阻尼小的情况当ω/ω0＞1时，机械质量m越大，ω/ω0也越大，自由振幅倍率减小

当ω/ω0＜1时，m越小，ω/ω0也越小，自由振幅倍率减小减振措施通过增减机械支承台架的质量能够降低振动加速度。调节支承台架质量，使机械位移振幅控制在容许值以内。第九十四页，共177页。

位移振幅为

质量m为

若要控制位移振幅在许可位移振幅以下，可按上式求得相应的质量m或弹性劲度k。（3-48）

（3-47）

第九十五页，共177页。【例3-2】质量70㎏的机械转速为600rmp,每转一圈在垂直方向产生60N的激振力。该机械固定在水泥台上，欲通过架台下的弹性支撑（图3-25）传递1/3的激振力。在无阻尼情况下试求（1）系统的固有频率；（2）将机械的许可位移控制在0.2㎜的水泥台质量；（3）水泥台下敷设的弹性材料的总劲度系数解：（1）系统的固有频率由式（3-47），知

，即

得，f0=5Hz

（2）系统总质量

水泥台的质量（100–70）kg=30㎏

（3）总劲度系数k=100×(2π×5)2㎏/s2≒100000㎏/s2=

100kN/m

图3-25支承台架质量减振第九十六页，共177页。（三）利用动力吸振的减振措施当外力的频率与质量-弹簧系统的固有频率接近时，就会产生共振。当机械安装不良而形成共振状态等情况，可采用动力吸振器的方法，作为减振处理措施之一。二自由度无阻尼系统：如图3-26所示，当弹簧上的机械质量M的振幅异常大时，在M上通过弹簧k再加以质量m（吸振器），即二自由度无阻尼系统。图3-26动力吸振器第九十七页，共177页。在二自由度无阻尼系统中（3-49）机械的质量M的位移振幅

为式中

，。

吸振器质量m的位移振幅

为（3-50）

式中

，。

第九十八页，共177页。讨论。

要使机械的质量M的位移振幅趋近于0，就要

此时吸振器施加给机械的力与外力相互抵消

理论上机械处于静止状态。

机械处于共振状态的前提是

则有（3-51）

有阻尼情况下的动力吸振器减振机理很复杂，有专著论述。

第九十九页，共177页。图3-27动力吸振器引起的共振频率的变化

（a）：机械发生共振（b）：机械避开了状态（a）的共振，形成了两个新的共振点

图3-28可滑动调节的动力吸振器

应用实例：图3-28所示为质量部分可以滑动调节的吸振器。

第一百页，共177页。【例3-3】质量为200㎏的机械被支撑在弹性系数为300kN/m的弹簧上，由于设计失误，运行时发生共振。欲采用动力吸振器的方法，在机械上部设置50㎏的附加质量，试求在附加质量下所用弹簧的弹性系数应为多大？解：要使主振动系统与附加质量的振动系统的固有频率一致，按式（3-51）

于是第一百零一页，共177页。（一）弹性减振原理

（二）弹性减振方法

三、弹性减振●第一百零二页，共177页。（一）弹性减振原理

振动传递系数τ：通过隔振元件传递的力与激振力的比值最常用的描述和评价隔振效果的物理量。

定义式（3-52）

原理：用弹性材料支撑机械，使传递到基础的激振力减少

。

第一百零三页，共177页。以阻尼比ζ=c/c0为参数，将式（3-52）绘成图(3-29)图3-29振动传递系数图讨论

振动传递系数τ的特性（1）f＜＜f0的区域

（2）0＜f＜f0的区域

（3）f=f0的区域

（4）f≒f0的区域

（5）f＞f0的区域

τ接近于1，振动完全被传递，无减振效果。第一百零四页，共177页。以阻尼比ζ=c/c0为参数，将式（3-52）绘成图(3-29)图3-29振动传递系数图讨论

振动传递系数τ的特性（1）f＜＜f0的区域

（2）0＜f＜f0的区域

（3）f=f0的区域

（4）f≒f0的区域

（5）f＞f0的区域

τ＞1，传递力大于激振力，振动被放大；隔振系统设计失败。若增大阻尼，可使τ减小。

第一百零五页，共177页。以阻尼比ζ=c/c0为参数，将式（3-52）绘成图(3-29)图3-29振动传递系数图讨论

振动传递系数τ的特性（1）f＜＜f0的区域

（2）0＜f＜f0的区域

（3）f=f0的区域

（4）f≒f0的区域

（5）f＞f0的区域

τ最大，发生共振；防振设计中须极力避免这种状态。

第一百零六页，共177页。以阻尼比ζ=c/c0为参数，将式（3-52）绘成图(3-29)图3-29振动传递系数图讨论

振动传递系数τ的特性（1）f＜＜f0的区域

（2）0＜f＜f0的区域

（3）f=f0的区域

（4）f≒f0的区域

（5）f＞f0的区域

；τ与阻尼有无和阻尼的大小均无关；此时传递力与激振力相同。第一百零七页，共177页。以阻尼比ζ=c/c0为参数，将式（3-52）绘成图(3-29)图3-29振动传递系数图讨论

振动传递系数τ的特性（1）f＜＜f0的区域

（2）0＜f＜f0的区域

（3）f=f0的区域

（4）f≒f0的区域

（5）f＞f0的区域

τ＜1，传递力小于激振力，有防振效果。频率越高，τ

越小；阻尼越大，τ

越大。ζ=0时，τ

最小，防振效果最大。此即弹性减振的原理。第一百零八页，共177页。实际防振设计中，实施弹性减振的方案：方案1：先确定质量，再选定弹簧；方案2：先大致选择弹簧，再用附加质量调节弹簧所支承的质量；方案3：选定弹簧个数，调节所支承的质量。讨论防振设计时须注意由弹性支撑决定的振动传递系数τ！！！第一百零九页，共177页。在忽视阻尼，τ＜1时（3-53）

又，，代入上式，则（3-54）

若ω和k都不变，欲使振动传递系数为τ′（τ′

＜τ），可依据下式附加质量来实现。

（3-55）

讨论第一百一十页，共177页。【例3-4】质量1700㎏转速1200rpm的空压机，每转在垂直方向产生1%的激振力。为防振在6个点设置弹性支撑，欲设计频率比为3，以下值应如何确定？（1）每一弹性材料的负荷（W）；（2）固有频率（）；（3）劲度系数（k）；（4）振动传递系数（τ）。解：（1）每一弹性材料的负荷

（2）固有频率

（3）劲度系数

（4）振动传递系数

第一百一十一页，共177页。积极隔振（主动隔振）

消极隔振（被动隔振）

图3-30积极隔振示意图

图3-31消极隔振示意图

在机器与基础间安装弹性支承（隔振器），减少机器振动激振力向基础的传递量，迫使机器的振动得以有效隔离的方法作用:降低设备扰动对周围环境的影响，同时使设备自身振动较小。风机、水泵、压缩机及冲床的隔振在设备与基础间安装弹性支承（隔离器），减少基础的振动对设备的影响程度，使设备能正常工作或不受损害。作用:减小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。

精密仪器设备的隔振，房屋下安装隔振器防止地震破坏。（二）弹性减振方法

第一百一十二页，共177页。四、阻尼减振●自由阻尼层减振

约束阻尼层减振

图3-32阻尼层示意图

方法：在结构表面直接粘贴阻尼材料。原理：当结构振动时，粘贴在表面的阻尼材料产生拉伸压缩变形，将振动能转化为热能，实现减振效果；

方法：在结构的基板表面粘贴阻尼材料后，再贴上一层刚度较大的约束板。原理：结构振动时，处于约束板和基板之间的阻尼材料产生拉伸压缩变形，将部分振动能转化为热能，达到减小结构振动的目的阻尼减振方法(a)自由阻尼层

（b）约束阻尼层

第一百一十三页，共177页。积极冲击隔离减振隔离锻压机、冲床及其他具有脉冲冲击力的机械，以减少其对环境的影响。

脉冲冲击的隔离减振

消极冲击隔离减振隔离基础的脉冲冲击，使安装在基础上的电子仪器及精密设备能正常工作。

五、冲击减振●第一百一十四页，共177页。五、冲击减振●图3-33单自由度冲击隔振系统冲击传递系数

式中，、—分别为积极冲击传递系数和消极冲击传递系数。第一百一十五页，共177页。积极冲击隔离和消极冲击隔离的传递系数估算相同，即隔离原理是相同的。冲击传递系数与系统的固有频率成正比，即系统的固有频率越小，传递系数越小；隔离支承的阻尼越大、传递系数越小。为了达到一定的隔离效果，须选择较软的刚度低的弹性支承并设法增大弹性支承的阻尼。讨论第一百一十六页，共177页。冲击隔离与缓冲的区别冲击隔离是在机器、设备、仪器与基础间安装弹性支承（隔振器）。缓冲是使缓冲材料介于相互碰撞的物体之间，使碰撞的冲击力比直接碰撞低，如汽车缓冲器、飞机着陆架等。

冲击隔离与振动隔离的区别与相似点冲击隔离是隔离机械的脉冲冲击力。振动隔离是降低设备自身振动或减小基础振动的影响。

一些设备的隔振系统或有些隔振器同时具有隔振和防冲击的作用。第一百一十七页，共177页。若振源振动难以消除时，需要考虑采取措施阻断振动的传播途径，以减轻振动

六、传播途径的减振对策

●第一百一十八页，共177页。

传播途径的减振对策

距离衰减

防振沟

隔墙六、传播途径的减振对策

●第一百一十九页，共177页。讨论增大距离，使受影响对象远离振源，可实现减振目的。当距离为4～20m左右时，距离增大一倍，振动衰减3～6dB；当距离大于20m时，距离增大一倍，振动衰减6dB以上。

一般情况下不提倡防振沟。为使振动下降6dB以下，沟深度要达5～10m；施工、维护困难，一旦积水，效果就受影响。×第一百二十页，共177页。讨论振源产生的沿地面传播的波动，有纵波、横波、表面波。一般在坚硬的基础上存在表面层时，瑞利波的速度受到频率的影响，这种现象称为频散。频率增高时，该速度与表面层的横波速度接近；频率降低时，则与基底层的横波速度接近。乐甫波只限于在基础上有比较柔软的表面层的情况下存在。振动仅与波的前进方向成直角的水平面内产生，也具有频散性。第一百二十一页，共177页。讨论地基的种类和纵波、横波传播速度的大致值。所测量的地表振动是这些波的合成，表面波传播速度为横波传播速度的95%～98％左右。表3-6地基的种类与纵波、横波传播速度的大致值地基种类纵波速度/m·s-1横波速度/m·s-1冲击黏土或淤泥300～80080～150冲击沙或沙砾300～1500120～250冲击沙或黏土500～1500150～500冲击沙或沙砾800～2000250～800沙岩1000～2000500～1200岩石2000～6000800～2000第一百二十二页，共177页。地基经常性微动：地基经常性存在的具有固有特殊周期的微弱振动！！！是一种必须引起重视的地基的特征振动。与地基种类相对应，地基越硬，微弱振动的频率越高，固有周期越短

若以接近这种振动的频率激振，则波动随距离的衰减不大，会引起振动污染。若地面建筑物的固有频率与该频率相近，则建筑物容易因共振而受到激励。第一百二十三页，共177页。●七、振动衰减

设地面为半无限匀质弹性体，、分别为距离、处的振动级，处地基的弹性系数为k，则距离和两地间的振动距离衰减为（3-57）

实际振动距离衰减多遵从平方反比定律，即距离增大一倍衰减6dB。但这并不意味几何衰减（扩散衰减）项以规律减少，而是由地基引起的内部扩散（振动能吸收）更大安装机械设备时，要确切地了解附近的地基特性，通过试验求得距离衰减量，据此推算振源与周围受振体的合适距离。第一百二十四页，共177页。讨论地层为多层重叠在坚硬层上部有厚度为

H的黏土层若，横波传播速度为v，则通常以频率（3-58）形成固有振动，并随机械而产生共振，注意避免！！！图3-34各种地面状况第一百二十五页，共177页。讨论地层中间有柔软层，固有振动频率为v/2H当以间距D安装多台机械时，激振力的频率为

地面振幅大于基础振幅，也能形成二次振源，须注意机械的间距。拉开距离以减少振动是防振的必要措施。

（3-59）图3-34各种地面状况第一百二十六页，共177页。【例3-5】规定工厂边界的振动级为60dB，在距某机械5m处测得的振动级为75dB，该机械至少应设置在距厂界多远处？

解得，

解：由式（3-57），得

该机械至少应设置在距厂界大于30m处。

第一百二十七页，共177页。一、减振材料●二、减振装置三、振动污染的控制●●第五节减振材料与装置及其应用第一百二十八页，共177页。（一）隔振材料

（二）阻尼材料

一、减振材料●第一百二十九页，共177页。

常用的隔振材料

橡胶

软木

玻璃纤维毛毡（一）隔振材料

第一百三十页，共177页。1.橡胶

最常用的隔振材料。肋状垫镂孔垫钉子垫WJ型垫图3-35橡胶垫常见型式橡胶隔振垫的刚度由橡胶弹性模量和几何形状决定。

表面的凸台或肋状能增加隔振垫的压缩量，使固有频率降低。

凸台的疏密直接影响隔振垫的技术性能

。

第一百三十一页，共177页。WJ型橡胶垫：一种新型橡胶垫。结构：在橡胶垫的两面有不同高度的圆台，分别交叉配置。隔振原理：在载荷作用下，较高的凸圆台受压变形，较低的圆台尚未受压时，其中间部分受载而弯成波浪形，振动能量通过交叉圆台和中间弯曲波传递，能较好地分散并吸收任意方向的振动。特点：由于原凸面斜向地被压缩，起到制动作用，在使用中无须紧固措施，即可防止机器滑动，承载越大，越不易滑移。第一百三十二页，共177页。性质:弹性模量：一般软木静态弹性模量约为1.3×106Pa，动态弹性模量约为静态弹性模量的2～3倍。固有频率：软木隔振系统的固有频率一般可控制在20～30Hz范围内。

软木的静态压缩量中有一部分是永久变形，计算固有频率时应扣除这一部分不可恢复的压缩量。

2.软木

第一百三十三页，共177页。优点：质轻、耐腐蚀、保温性能好、加工方便等。缺点：不适于低频隔振

。隔振效果影响因素：粒度、软木层厚度、载荷大小、结构形式。2.软木

第一百三十四页，共177页。优点:耐腐蚀、防火、弹性好，性能不随温度变化性质及用途：

主要用于机器设备及特殊建筑物基础的隔振。容重约800～1200N/m3，纤维直径约8～10μm，宜作隔振垫层。容重小，纤维直径小的宜作吸声材料。常用的玻璃纤维板承载力为（1～2）×104Pa，阻尼比0.04～0.07，自由状态的最佳厚度易取5～15cm范围，隔振系统的固有频率为5～10Hz。3.玻璃纤维毛毡第一百三十五页，共177页。毛毡优点:价廉、安装方便，可根据需要切成任何形状和大小，并可重叠放置，获得良好的隔振效果。要求：防腐防虫易用油纸或塑料薄膜予以包裹缝隙易用沥青涂抹密封

第一百三十六页，共177页。（二）阻尼材料

1.阻尼材料的种类弹性阻尼材料:

橡胶类、沥青类和塑料类

复合材料:

层压材料、混合材料

阻尼合金：

基体包括铁基、铝基等

库仑摩擦阻尼材料：

不锈钢丝网、钢丝绳、玻璃纤维

其他类：

阻尼陶瓷、玻璃等

第一百三十七页，共177页。损耗因子β

:阻尼层特性参数衡量材料的阻尼特性β值越大，材料的阻尼性能越好。

阻尼层与金属面的结合有自由阻尼层和约束阻尼层两种形式。在机器空穴或砖墙的空隙中填充干砂，可以经济有效地提高结构的损耗因子，增加结构内振动噪声的减弱。阻尼材料特性评价

第一百三十八页，共177页。优点：阻尼损耗因子很大、减振性能良好。

缺点：温度适应性较窄，微小温变会引起阻尼特性的较大改变。

由于热性能不够稳定，不能作为机器本身的结构件，不适用于高温场合。弹性阻尼材料阻尼材料特性评价

第一百三十九页，共177页。优点：施工工艺简单，有较好的控制结构振动和降低噪声的效果。

结构：以弹性阻尼材料作为阻尼夹芯层，再同金属或非金属结构材料组合成夹层结构板和梁等型材，经机械加工制成各种结构件。

复合材料阻尼材料特性评价

第一百四十页，共177页。阻尼材料特性评价

优点：大阻尼合金具有比一般金属材料大得多的阻尼值；导热性好，耐高温；可直接用作机器的零部件，缺点：价格贵。阻尼合金的开发弥补了弹性阻尼材料的不足。阻尼合金第一百四十一页，共177页。（二）阻尼材料

2.阻尼材料的影响因素（1）温度的影响

（2）频率的影响

（3）其他因素的影响第一百四十二页，共177页。（1）温度的影响

图3-36某频率下，E′、β随温度变化曲线

温度是影响阻尼材料的弹性模量E′和阻尼损耗因子β的重要因素。Ⅰ区：玻璃态区材料E′值最大，且随Tw升高缓慢减小β值最小，但上升速率较大。Ⅱ区：玻璃态转变区随温度的升高，E′值急剧下降，当Tw=Tgw时，β达最大值。

Ⅲ区：高强态区或类橡胶态区E′与β都很小，且随温度增加而减小，变化很小。第一百四十三页，共177页。（2）频率的影响

温度一定，E′，β随频率变化弹性模量E′随频率f的增加始终呈增加趋势，损耗因子β在一定的频率下有最大值。

图3-37某温度下，E′、β随频率变化曲线

第一百四十四页，共177页。（2）频率的影响

图3-37某温度下，E′、β随频率变化曲线

定性考察E′曲线阻尼材料的频率特性与温度特性相反。即阻尼材料的低温特性对应高频特性，而高温特性对应于低频特性。第一百四十五页，共177页。（3）其他因素的影响

动态应变增加，则弹性模量E′减少，阻尼损耗因子β增加。动态应变

静态预载增加，弹性模量E′增加，阻尼损耗因子β下降。静态预载

动态应变、静态预载：影响阻尼材料高弹区动态特性。第一百四十六页，共177页。隔振器

是用来减弱冲击、振动传输的构件通常是弹性的支撑物。

用于在某一频率范围内衰减振动传输的隔离器。

机械设备和基础之间须选择合理的隔振材料或隔振装置。

二、减振装置●第一百四十七页，共177页。工程常用减振装置1.钢弹簧隔振器

2.橡胶隔振器3.空气弹簧4.液体弹簧第一百四十八页，共177页。1.钢弹簧隔振器

图3-38钢弹簧隔振器型式

钢丝绳螺旋弹簧

不锈钢钢丝绳弹簧

碟形弹簧

螺旋柱簧

螺旋板簧

螺旋锥簧

板簧

拉簧

折板簧

钢弹簧是最常用的一种隔振器，常用的有圆柱弹簧和板弹簧。

第一百四十九页，共177页。1.钢弹簧隔振器

常用弹簧隔振器的用途各类风机、空压机、球磨机、破碎机等大中小型的机械设备。螺旋弹簧隔振器

由几块钢板叠合制成，利用钢板的摩擦获得适宜的阻尼比，只在一个方向上有减振作用；一般用于火车、汽车的车体减振和只有垂直冲击的锻锤基础隔振。板弹簧隔振器

第一百五十页，共177页。1.钢弹簧隔振器

优点：持有较大的静态压缩量，能使隔振系统获得很低的固有频率，适宜低频隔振；承载能力较大，性能稳定；结实耐用、尺寸小、耐高温、耐腐蚀。

缺点：自身阻尼较低，致使共振区传递系数较大，易于传递高频振动。第一百五十一页，共177页。1.钢弹簧隔振器

安装注意

应使各弹簧的自由高度尽量一致，基础底面要平整，使各弹簧在平面上均匀对称，受压均衡；机组的重心一定要落在各弹簧几何中心上；整个振动系统的重心要尽量低，以保证机组运行的稳定性。

第一百五十二页，共177页。2.橡胶隔振器隔振器按受力情况分为压缩型、剪切型、压缩-剪切复合型。工程广泛使用，主要由硬度适宜的橡胶材料制成，其形状、面积和高度均根据受力情况进行设计。

适用于压缩、剪切和切压状态，不宜用于拉伸状态，受剪切的隔振效果一般比受压缩的隔振效果好。

图3-39橡胶隔振器型式

第一百五十三页，共177页。2.橡胶隔振器优点：阻尼特性良好，在共振区不致造成过大的振动，甚至接近共振点还能完全适用；固有频率低，隔振缓冲和隔声性能好，对吸收机械高频振动的能量较突出；可设计成各种形状和不同刚度，适应工程实际需要。缺点：不耐高温、易老化，导致弹性劣化，在高温下使用性能不好，低温下弹性系数也会改变。天然橡胶隔振器使用温度为30～60℃。橡胶忌油污，油中使用时须改用丁腈橡胶。

第一百五十四页，共177页。3.空气弹簧（气垫）

图3-40空气弹簧的构造原理

当负荷振动时，空气在空气室与贮气室间流动，可通过阀门调节压力。橡胶空腔内充入的带压气体使隔振器具有一定弹性，实现隔振目的。空气弹簧附设有自动调节机构，当负荷改变时，可调节橡胶腔内的气体压力，使之保持恒定的静态压缩量。

原理第一百五十五页，共177页。优点：隔振效率高，固有频率低（＜1Hz）；工业用消声室，在数百吨混凝土结构下垫上空气弹簧，向内充气压力达10个大气压，固有频率接近1Hz。具有黏性阻尼，隔振性能良好；多用于火车、汽车和一些消极隔振的场合。缺点：需要有压缩气源及一套复杂的辅助系统，造价昂贵；荷重只限于单一方向，故一般工程上很少采用。

3.空气弹簧（气垫）

第一百五十六页，共177页。4.液体弹簧图3-41液体弹簧隔振机构

原理：利用水的浮力和空气的弹性

空腔内外的水头差而产生的水压通过空腔内的空气层，作用于台架的底部，台架上将承受与其排水量相等的上浮力。锻造机安装在下部有空腔的台架上，空腔朝下开放，整个机身浮在水槽内，水槽则设在地坪上。在构