隔振原理及一次隔振器动力参数设计

隔振原理及一次隔振器动力参数设计项目主动（积极）隔振被动（消极）隔振隔振目的机械设备本身为振源，为减少振动对周围环境的影响，即减少传给基础的动载荷，将机械设备与基础隔离开来振源来自于基础运动，为了使外界振动尽可能少地传到机械设备中来，将机械设备与基础隔离开来力学模型运动微分方程：tFKxcxmsin'0111稳态解：tBxsin稳态解振幅B与相位角的计算公式如下：2220211ZZKFB2222021ZZZmrmB（简谐激励下的受迫振动）（偏心质量回转引起的受迫振动）212ZZarctg运动微分方程：xKxcxm111'tUCtUKcossin11tUsin式中22121CK11KCarctg稳态解：tBxsin主要考核内容考核指标传给基础的动载荷幅值：222002121ZZZFFT传给机械设备的位移幅值：2222121ZZZUB说明传给基础的动载荷：''11xCxKFTtCtBKcossin11tBCBKsin2221221tFTsin0主要考核传给给基础的动载荷幅值0TF，相位角θ、无关紧要实际上，被动隔振主要考核传给机械设备的最大加速度，即考核机械设备（例如精密机械、仪器、仪表等）以最大加速度2B运动时，其零部件承受的惯性力2'Bm（设备的质量为'm）对机械设备的性能、强度或刚度等是否受到影响FTK1C1xm1F0sinωtu=Usinωtum1xC1K1绝对传递系数00FFTTA22222121ZZZUBUBTA2222222121ZZZ当忽略小阻尼影响（0）时：211ZTA当忽略小阻尼影响（0）时：211ZTA绝对传递系数只与系统的结构参数（质量、阻尼、刚度）有关，与外激励的性质无关，所以，确定系统在传递简谐激励、非简谐激励、随机激励过程中，绝对传递系数都是一样的设计思想（1）从绝对传递系数公式中看出：在小阻尼情况下，无论阻尼大小怎样变化，只有频率比2Z时，才有隔振效果，即1AT（2）当2Z时，从绝对传递系数AT公式中还可看出，阻尼会降低隔振效果，所以，在隔振器设计中并不人为的加入阻尼（3）当2Z时，随着频率比的增加，隔振效果将更好；但当5Z时，随着频率比Z的增加，隔振效果的改善已不显著；当10Z，随着频率比的增长，隔振效果的改善已变得微小。所以，设计中频率比Z常在2～10的范围内选取，最常用的频率比选取范围为3～5设计条件在已知机械设备总体质量1m和激振圆频率的条件下，可根据要求的隔振系数AT进行隔振器的动力参数设计。如果还知道激振力幅值，可根据基础所能承受的动载荷进行隔振器的动力参数设计在已知机械设备或装置的总体质量1m和支承运动圆频率的条件下，可根据隔振系数AT进行隔振器的动力参数设计。如果还知道支承运动位移幅值，可根据机械设备允许的运动位移幅值进行隔振器的动力参数设计频率比的选择ATZ1一般选择范围：10~2Z01.0~25.0AT最佳选择范围：5~3Z04.0~11.0AT隔振弹簧总刚度及刚度分配隔振弹簧总刚度：21211mZK（N/m）刚度分配原则：隔振弹簧对隔振物体质心的支承力矩之和等于零。如果弹簧刚度对称布置在隔振物体质心两侧，并联弹簧共N个，则一只弹簧的刚度：NKK/1'1（N/m）同理：如果各组弹簧的支承力臂（对隔振质心）不等，则根据上述原则，各组弹簧总刚度不等，这样将有两种分配办法，一是采用数量相同但刚度不等的弹簧，分别给出各组弹簧的单只刚度；其次是采用等到刚度但数量不等的分配方法，也给出单只弹簧的刚度。单只弹簧刚度是设计弹簧的重要参数辅助考核内容考核指标瞬时最大运动响应：BB7~3max式中2220211ZZKFB瞬时最大相对运动响应：0max7~3式中2222021ZZZU说明当2Z时，如果单纯从隔振观点出发，阻尼的增加会降低隔振效果，但工程实践中常遇见外界突然冲击和扰动，为避免弹性支承物体产生过大振幅的自由振动，常人为地增加一些阻尼以抑制其振幅，且可使自由振动很快消失，特别是当隔振对象在起动和停机过程中经过共振区时，阻尼的作用就更显得重要。综合考虑，实用最佳阻尼20.0~05.0。在此范围内，加速和停车造成的共振不会过大，第一，因共振区是低频区，而不平衡扰动力在低频时都很小，其次，隔振系统受扰动后常以较快速度越过共振区，该瞬时最大位移可达正常振幅的3～7倍。同时，隔振性能也不致降的过多，通常隔振效率可达80%以上稳态响应系数运动响应系数：222211ZZBBTSM相对传递系数：2222021ZZZUTR设计思想为防止机体1m和基础相互碰撞（包括机体与基础或与固定在基础上六个方向所有物体的碰撞），机体1m和基础间的最小间隙应大于二倍maxB或max。为防止机体1m跳离隔振弹簧，弹簧的静压缩量应大于maxB或max，弹簧的允许极限压缩量'j应大于二倍maxB或max；非压缩弹簧相对允许变形量应大于二倍maxB或max隔振弹簧设计参数的确定弹簧的最小、工作和极限变形量分别为：弹簧的最小、工作和极限变形量分别为：max12.0Bmax12.0Bmax1Bnmax1Bnmax12Bjmax12Bj与之所对应的力分别为：与之所对应的力分别为：1'11KPnnKP'11'11KPnnKP'1jjKP'1jjKP'1注：1、符号意义：0F——激振力幅值，N；U——支承运动位移幅值，m；——激振力或支承运动的圆频率，rad/s；B——简谐激励稳态响应幅值，m；SB——隔振弹簧在数值为0F的静力作用下的变形量，10/KFBS，m；0——支承简谐运动，隔振物体与基础相对振动（ux）R的振幅，m；n——系统的固有频率，112/mKn，rad/s；Z——频率比，nZ/；——阻尼比，nC2/1；2、一次隔振指的是经一级弹簧进行振动隔离、隔振系统（如力学模型所示）是一个二阶单自由度系统。PjPnP1δjδnδ1