第九章--隔振与阻尼课件

学习指南学习指南本本章章主主要要介介绍绍阻阻尼尼与与隔隔振振的的基基本本概概念念、基基本本原原理理、基基本本方方法法，常常用用隔隔振振或或减减振振器器的的应应用用。简简介介隔隔振振设设计计与与隔隔振振器器选选择择时时，降降低低振振动动系系统统固固有有频频率率的的计计算和阻尼应用。算和阻尼应用。第九章第九章 隔振与阻尼隔振与阻尼学习指南本章主要介绍阻尼与隔振的基本概念、基本原理、基本方法第一节第一节 振动的危害与评振动的危害与评价价l9.1.1振动的危害与特性振动的危害与特性l1、振动的危害、振动的危害l直接危害和影响作业人员直接危害和影响作业人员l干扰和影响居民生活、休息和学习。干扰和影响居民生活、休息和学习。l造成建筑物及仪器设备的损害造成建筑物及仪器设备的损害第一节振动的危害与评价9.1.1振动的危害与特性l2、振动的特性、振动的特性l人人体体感感觉觉的的振振动动频频率率分分为为3 3段段：低低频频段段为为30Hz30Hz以以上上；中中频频段段为为3030100Hz100Hz；高高频频段段为为100Hz100Hz以以上上。人体对振动的感觉还与振幅有关。人体对振动的感觉还与振幅有关。l最最有有害害的的振振动动频频率率是是与与人人体体某某些些器器官官的的固固有有频频率率吻吻合合的的频频率率，如如人人体体在在6Hz6Hz左左右右，内内腔腔在在8Hz8Hz左左右右，头头部部在在250Hz250Hz左左右右，神神经经中中枢枢在在250Hz250Hz左左右。低于右。低于2Hz2Hz的振动非常危险。的振动非常危险。2 2、振动的特性、振动的特性2、振动的特性2、振动的特性人对振动的感觉与参数的关系人对振动的感觉与参数的关系人对振动的感觉与参数的关系l9.1.2振动的评价量与标准振动的评价量与标准l1、振动的评价量、振动的评价量l振动的位移振动的位移l在在研研究究机机械械结结构构的的强强度度、变变形形和和旋旋转转机机件件不不平平衡衡时较为实用，可觉察的位移只发生在低频。时较为实用，可觉察的位移只发生在低频。l振动的速度振动的速度l振振动动的的速速度度和和噪噪声声的的大大小小直直接接有有关关，而而且且能能提提供供表征机器运行工况的振动烈度指示值。表征机器运行工况的振动烈度指示值。9.1.2 9.1.2 振动的评价量与标准振动的评价量与标准9.1.2振动的评价量与标准9.1.2振动的评价量l l振动的加速度振动的加速度振动的加速度振动的加速度l l从从从从劳劳劳劳保保保保和和和和环环环环保保保保的的的的角角角角度度度度出出出出发发发发，一一一一般般般般采采采采用用用用加加加加速速速速度度度度，因因因因为振动对人的影响实际上是振动能量转换的结果。为振动对人的影响实际上是振动能量转换的结果。为振动对人的影响实际上是振动能量转换的结果。为振动对人的影响实际上是振动能量转换的结果。l l计权加速度计算：计权加速度计算：计权加速度计算：计权加速度计算：l l式式式式中中中中：k k k ki i i i1/31/31/31/3倍倍倍倍频频频频程程程程频频频频谱谱谱谱中中中中第第第第i i i i频频频频段段段段相相相相应应应应的的的的频频频频率率率率计计计计权权权权因因因因数数数数；a a a ai i i i1/31/31/31/3倍倍倍倍频频频频程程程程频频频频谱谱谱谱中中中中第第第第i i i i频频频频段段段段实实实实测测测测的的的的加速度有效值，加速度有效值，加速度有效值，加速度有效值，m/sm/sm/sm/s2 2 2 2。振动的加速度振动的加速度振动的加速度振动的加速度l l频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：l l式中：式中：式中：式中：a aw w频率计权加速度有效值，频率计权加速度有效值，频率计权加速度有效值，频率计权加速度有效值，m/sm/s2 2；aa0 0是参考加速度，是参考加速度，是参考加速度，是参考加速度，m/sm/s2 2，a a0 0=10=10-6-6m/sm/s2 2。计权加速度级计权加速度级频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：计权加速度级l l等效连续振级计算：等效连续振级计算：等效连续振级计算：等效连续振级计算：l l累计百分振级累计百分振级累计百分振级累计百分振级VLVLZNZNl l常常常常用用用用的的的的百百百百分分分分振振振振级级级级为为为为VLVLZ10Z10、VLVLZ50Z50、VLVLZ90Z90，分分分分别别别别表表表表示示示示有有有有10%10%时时时时间间间间的的的的Z Z振振振振级级级级超超超超过过过过VLVLZ10Z10，有有有有50%50%时时时时间间间间的的的的Z Z振振振振级级级级超超超超过过过过VLVLZ50Z50，有有有有90%90%时时时时间间间间的的的的Z Z振振振振级级级级超超超超过过过过VLVLZ90Z90。等效连续振级与累计振级等效连续振级与累计振级等效连续振级计算：等效连续振级与累计振级 2 2、环境振动的标准、环境振动的标准 表表表表9-1 9-1 9-1 9-1 城市区域环境振动标准值（城市区域环境振动标准值（城市区域环境振动标准值（城市区域环境振动标准值（dBdBdBdB）2、环境振动的标准表9-1城市区域环l l适适适适用用用用于于于于连连连连续续续续发发发发生生生生的的的的稳稳稳稳态态态态振振振振级级级级、冲冲冲冲击击击击振振振振动动动动和和和和无无无无理理理理振振振振动动动动。对对对对于于于于每每每每日日日日发发发发生生生生几几几几次次次次的的的的冲冲冲冲击击击击振振振振动动动动，其其其其最最最最大大大大值值值值昼昼昼昼间间间间不允许超过的标准值不允许超过的标准值不允许超过的标准值不允许超过的标准值10dB10dB，夜间不超过，夜间不超过，夜间不超过，夜间不超过3dB3dB。l l“特殊住宅区特殊住宅区特殊住宅区特殊住宅区”是指特别需要安宁的住宅区。是指特别需要安宁的住宅区。是指特别需要安宁的住宅区。是指特别需要安宁的住宅区。l l“居民、文教区居民、文教区居民、文教区居民、文教区”是指纯居民区文教、机关区。是指纯居民区文教、机关区。是指纯居民区文教、机关区。是指纯居民区文教、机关区。l l“混混混混合合合合区区区区”是是是是指指指指一一一一般般般般商商商商业业业业与与与与居居居居民民民民混混混混合合合合区区区区；工工工工业业业业、商业、少量交通与居民混合区。商业、少量交通与居民混合区。商业、少量交通与居民混合区。商业、少量交通与居民混合区。环境振动标准说明项环境振动标准说明项适用于连续发生的稳态振级、冲击振动和无理振动。对于每日发生l l“商业中心区商业中心区商业中心区商业中心区”是指商业集中的繁华地区。是指商业集中的繁华地区。是指商业集中的繁华地区。是指商业集中的繁华地区。l l“工工工工业业业业集集集集中中中中区区区区”是是是是指指指指在在在在一一一一个个个个城城城城市市市市或或或或区区区区域域域域内内内内规规规规划划划划明确确定的工业区。明确确定的工业区。明确确定的工业区。明确确定的工业区。l l“交交交交通通通通干干干干线线线线道道道道路路路路两两两两侧侧侧侧”是是是是指指指指车车车车流流流流量量量量每每每每小小小小时时时时100100辆辆辆辆以上的道路两侧。以上的道路两侧。以上的道路两侧。以上的道路两侧。l l“铁铁铁铁路路路路干干干干线线线线两两两两侧侧侧侧”是是是是指指指指距距距距每每每每日日日日车车车车流流流流量量量量不不不不少少少少于于于于2020列的铁道外轨列的铁道外轨列的铁道外轨列的铁道外轨30m30m外两侧的住宅区。外两侧的住宅区。外两侧的住宅区。外两侧的住宅区。环境振动标准说明项环境振动标准说明项“商业中心区”是指商业集中的繁华地区。环境振动标准说明项l3、环境振动测量实例、环境振动测量实例l实例一实例一铁路振动监测铁路振动监测l测点位置：杭州凯旋路景芳村居民住宅，距沪测点位置：杭州凯旋路景芳村居民住宅，距沪杭铁路线外轨杭铁路线外轨30m。l测量日期：测量日期：1990年年11月月5日。日。l地面状况：混凝土地面，坚实、平坦，测点至地面状况：混凝土地面，坚实、平坦，测点至铁路间有铁路间有1.6m宽的水泥路面连接。宽的水泥路面连接。环境振动测量环境振动测量3、环境振动测量实例环境振动测量l测量方法测量方法l振动传感器轴线垂直地面，距居民住宅振动传感器轴线垂直地面，距居民住宅外墙外墙0.4m。l仪器仪器“功能选择功能选择”开关置开关置“快快”，“频频率计权率计权”开关置开关置“垂直垂直”l连续测量二十趟列车（包括客、货、机连续测量二十趟列车（包括客、货、机车、上、下行）通过时的最垂向车、上、下行）通过时的最垂向Z振级。振级。测量方法测量方法测量方法测量方法 测量结果测量结果 表表9-2 9-2 测量结果表测量结果表测量结果表9-2测量结果表测测量量结结果果评评价价量量低低于于GB10070-88“铁路干线侧铁路干线侧”80dB标准值。标准值。评价量及评价结果评价量及评价结果评价量及评价结果l实例二实例二居民住宅区环境振动监测居民住宅区环境振动监测l测量范围：杭州市西湖区九莲小区测量范围：杭州市西湖区九莲小区l测量时间：测量时间：1990年年11月月2日日l测点设备：在九莲小区东，西、南、北，中各测点设备：在九莲小区东，西、南、北，中各方位设置测点六个，测点位置及编号详见下图。方位设置测点六个，测点位置及编号详见下图。l地面状况：混凝土地面，坚实，平坦。地面状况：混凝土地面，坚实，平坦。环境振动测量环境振动测量实例二居民住宅区环境振动监测环境振动测量l振动传感器轴线垂向地面，距居民楼外振动传感器轴线垂向地面，距居民楼外墙壁墙壁0.5m以内。以内。l仪器连接：感动传感器环境振动分析仪仪器连接：感动传感器环境振动分析仪主机微型打印机。主机微型打印机。l仪器仪器“功能选择功能选择”开关置开关置“快快”、“频频率计权率计权”开关置开关置“垂直垂直”。l采样间隔采样间隔2秒，采样时间秒，采样时间20分钟。分钟。测量方法测量方法振动传感器轴线垂向地面，距居民楼外墙壁0.5m以内。测量l测量结果各测点的测量结果各测点的VLVLZ10Z10值如下：值如下：l结果评价：九莲小区六个测点的垂直结果评价：九莲小区六个测点的垂直Z Z振级振级均低于均低于GB10070-88“GB10070-88“居民文教区居民文教区”昼间昼间70dB70dB、夜间夜间67dB67dB的标准值。的标准值。表表9-3 9-3 测量结果表测量结果表测量结果与评价测量结果与评价测量结果各测点的VLZ10值如下：表9-3测量结果表测量l9.2.1 9.2.1 隔振的基本概念隔振的基本概念l1 1、隔振概念、隔振概念l通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。l2 2、振动传播形式、振动传播形式l空气声空气声l振动能量由振源直接向空气辐射的部分。振动能量由振源直接向空气辐射的部分。第二节第二节 隔振隔振9.2.1隔振的基本概念第二节隔振l固体声固体声l通通过过承承载载振振源源的的基基础础，向向地地层层或或建建筑筑物物结结构构传传递递。在在固固体体表表面面，振振动动以以弯弯曲曲波波的的形形式式传传播播，激激发发建建筑筑物物的的地地板板、墙墙面面、门门窗窗等等结结构构振振动动，再向空中辐射噪声。再向空中辐射噪声。l水水泥泥地地板板、砖砖石石结结构构、金金属属板板材材等等是是隔隔绝绝空空气气声的良好材料，但对固体声却有很少衰减。声的良好材料，但对固体声却有很少衰减。振动传播形式振动传播形式固体声振动传播形式l3 3、隔振的措施、隔振的措施l隔振是将振源与基础或其他物体的近于刚性连接改为弹隔振是将振源与基础或其他物体的近于刚性连接改为弹性连接，防止或减弱振动能量的传播。实际上振动不可性连接，防止或减弱振动能量的传播。实际上振动不可能绝对隔绝，所以通常称隔振或减振。能绝对隔绝，所以通常称隔振或减振。l积极隔振积极隔振l降低振源馈入支撑结构的振动能量降低振源馈入支撑结构的振动能量l消极隔振消极隔振l减少来自支撑结构或外界环境的振动传入。减少来自支撑结构或外界环境的振动传入。隔振的措施隔振的措施3、隔振的措施隔振的措施机械振动的传播途径机械振动的传播途径机械振动的传播途径l1、力传递率定义、力传递率定义l传递到基础上的力的幅值与作用在传递到基础上的力的幅值与作用在m上的力的上的力的幅值的比值。幅值的比值。l通过弹簧和阻尼传递给基础的力为：通过弹簧和阻尼传递给基础的力为：l其幅值为：其幅值为：9.2.2 9.2.2 隔振的力传递率隔振的力传递率1、力传递率定义9.2.2隔振的力传递率l按力传递率的定义可得：按力传递率的定义可得：l当系统为单自由度无阻尼振动时，即：阻尼比当系统为单自由度无阻尼振动时，即：阻尼比=0=0，上式简化为：，上式简化为：力传递率力传递率按力传递率的定义可得：力传递率l当当ff0时，外力频率远低于系统固有频率，时，外力频率远低于系统固有频率，即图中即图中AB段，段，Tf=1，说明激振力通过隔振装置，说明激振力通过隔振装置全部传给基础，不起隔振作用。全部传给基础，不起隔振作用。l当当f=f0时，外力频率接近系统固有频率，即图时，外力频率接近系统固有频率，即图中中BC段，说明隔振措施极不合理，不仅不起隔段，说明隔振措施极不合理，不仅不起隔振作用，反而放大了振动的干扰，乃至发生共振作用，反而放大了振动的干扰，乃至发生共振，这是隔振设计时应绝对避免的。振，这是隔振设计时应绝对避免的。2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析当ff0时，外力频率远低于系统固有频率，即图中AB段，l振动的加剧程度取决于阻尼比，从理论上讲，振动的加剧程度取决于阻尼比，从理论上讲，0时，时，Tf；随着阻尼比逐渐增大，共振；随着阻尼比逐渐增大，共振峰趋于平坦。峰趋于平坦。表表9-4 9-4 几种振动材料阻尼比几种振动材料阻尼比2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析振动的加剧程度取决于阻尼比，从理论上讲，0时，Tfl当当时时，Tf=1，系统无隔振作用。，系统无隔振作用。l当当时，时，Tf1，即图中，即图中CD段，系统段，系统起到隔振作用，且起到隔振作用，且值越大，隔振效果越值越大，隔振效果越明显，工程中一般取为明显，工程中一般取为2.54.5。过大的阻尼比。过大的阻尼比的的Tf值不如阻尼小的值不如阻尼小的Tf降低值大，工程中一般降低值大，工程中一般选用选用0.020.1。2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析当时，Tf=1，系统无隔2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析2、Tf与f/f0及阻尼比关系分析l隔振处理降低的力的振动级差隔振处理降低的力的振动级差l隔振效率隔振效率3 3、隔振降噪的估算、隔振降噪的估算隔振处理降低的力的振动级差3、隔振降噪的估算隔振计算图线隔振计算图线隔振计算图线9.2.3 9.2.3 隔振材料与减振器隔振材料与减振器l凡能支承运转设凡能支承运转设备动力荷载产生备动力荷载产生弹性变形，在卸弹性变形，在卸载后能立即恢复载后能立即恢复原状的材料或元原状的材料或元件均可作为隔振件均可作为隔振材料或减振器。材料或减振器。9.2.3隔振材料与减振器凡能支承运转设备动力荷载产生弹l螺旋弹簧减振器的使用和设计程序螺旋弹簧减振器的使用和设计程序l确定被隔离机器设备的重量和可能的最低激振确定被隔离机器设备的重量和可能的最低激振力频率，要求的隔振效率和安装支点的数目。力频率，要求的隔振效率和安装支点的数目。l由激振力频率和隔振效率查出钢弹簧的静态压由激振力频率和隔振效率查出钢弹簧的静态压缩量缩量X X。l由机器设备总重量由机器设备总重量W W和安装支点数和安装支点数N N，确定选用，确定选用弹簧的劲度：弹簧的劲度：1 1、钢弹簧、钢弹簧螺旋弹簧减振器的使用和设计程序1、钢弹簧l式中：式中：G弹簧的剪切弹性系数，弹簧的剪切弹性系数，N/cm2，对于弹簧钢，对于弹簧钢常取常取8106N/cm2；n0弹簧有效工作圈数；弹簧有效工作圈数；D弹簧弹簧平均直径，平均直径，cm；d弹簧直径，弹簧直径，cm；c弹簧圈直径弹簧圈直径D与弹簧直径与弹簧直径d的比值，即的比值，即D/d,一般为一般为410;k系数，系数，；W0一个弹簧上的一个弹簧上的载荷，载荷，N；弹簧材料空许扭应力，弹簧材料空许扭应力，N/cm2。对于弹。对于弹簧钢常取簧钢常取4104N/cm2。螺旋弹簧的竖向劲度计算公式螺旋弹簧的竖向劲度计算公式螺旋弹簧的竖向劲度计算公式l弹簧的全部圈数弹簧的全部圈数n应包括有效工作圈数应包括有效工作圈数n0和不工作和不工作圈数圈数n1，即，即n=n0+n1。在。在n07时，可取时，可取n1=2.5圈于弹簧两端。圈于弹簧两端。未受载荷的弹簧，其高度未受载荷的弹簧，其高度H可由下式计算：可由下式计算：螺旋弹簧的竖向劲度计算公式螺旋弹簧的竖向劲度计算公式弹簧的全部圈数n应包括有效工作圈数n0和不工作圈数n1，即nl l优点：有较低的固有频率（优点：有较低的固有频率（优点：有较低的固有频率（优点：有较低的固有频率（5Hz5Hz5Hz5Hz以下）和较大的静以下）和较大的静以下）和较大的静以下）和较大的静态压缩量（态压缩量（态压缩量（态压缩量（2cm2cm2cm2cm以上），能承受较大的负荷且弹性稳以上），能承受较大的负荷且弹性稳以上），能承受较大的负荷且弹性稳以上），能承受较大的负荷且弹性稳定，耐腐蚀，耐老化，经久耐用，在低频可保持较好定，耐腐蚀，耐老化，经久耐用，在低频可保持较好定，耐腐蚀，耐老化，经久耐用，在低频可保持较好定，耐腐蚀，耐老化，经久耐用，在低频可保持较好的隔振性能。的隔振性能。的隔振性能。的隔振性能。l l缺点：阻尼系数小（缺点：阻尼系数小（缺点：阻尼系数小（缺点：阻尼系数小（0.010.010.010.01 0.0050.0050.0050.005），共振区有较高），共振区有较高），共振区有较高），共振区有较高的传递率，使设备产生摇摆；由于阻尼比低，高频区的传递率，使设备产生摇摆；由于阻尼比低，高频区的传递率，使设备产生摇摆；由于阻尼比低，高频区的传递率，使设备产生摇摆；由于阻尼比低，高频区隔振效果差，使用时要在弹簧和基础之间加橡胶，毛隔振效果差，使用时要在弹簧和基础之间加橡胶，毛隔振效果差，使用时要在弹簧和基础之间加橡胶，毛隔振效果差，使用时要在弹簧和基础之间加橡胶，毛毡等内阻较大的垫，以及内插杆和弹簧盖等稳定装置。毡等内阻较大的垫，以及内插杆和弹簧盖等稳定装置。毡等内阻较大的垫，以及内插杆和弹簧盖等稳定装置。毡等内阻较大的垫，以及内插杆和弹簧盖等稳定装置。螺旋弹簧的优缺点螺旋弹簧的优缺点优点：有较低的固有频率（5Hz以下）和较大的静态压缩量（2金属弹簧隔振器金属弹簧隔振器金属弹簧隔振器l l这类隔振器可以分为压缩型、剪切型和压缩这类隔振器可以分为压缩型、剪切型和压缩这类隔振器可以分为压缩型、剪切型和压缩这类隔振器可以分为压缩型、剪切型和压缩-剪切剪切剪切剪切型等。设计和选用时应注意：型等。设计和选用时应注意：型等。设计和选用时应注意：型等。设计和选用时应注意：l l准确估算其劲度和固有频率，以满足准确估算其劲度和固有频率，以满足准确估算其劲度和固有频率，以满足准确估算其劲度和固有频率，以满足和使承受载荷在其允许范围内。和使承受载荷在其允许范围内。和使承受载荷在其允许范围内。和使承受载荷在其允许范围内。l l静负荷时的最大压缩量不应超过原长度的静负荷时的最大压缩量不应超过原长度的静负荷时的最大压缩量不应超过原长度的静负荷时的最大压缩量不应超过原长度的10%15%10%15%。2 2、橡胶隔振器和隔振垫、橡胶隔振器和隔振垫这类隔振器可以分为压缩型、剪切型和压缩-剪切型等。设计和选用橡胶隔振器橡胶隔振器橡胶隔振器橡胶空气隔振器橡胶空气隔振器橡胶空气隔振器橡胶隔振垫橡胶隔振垫橡胶隔振垫橡胶弹性接管橡胶弹性接管橡胶弹性接管l l3 3、酚醛树脂玻璃纤维板、酚醛树脂玻璃纤维板、酚醛树脂玻璃纤维板、酚醛树脂玻璃纤维板l l残余变形小，耐腐、防火、不易老化、价格低，残余变形小，耐腐、防火、不易老化、价格低，残余变形小，耐腐、防火、不易老化、价格低，残余变形小，耐腐、防火、不易老化、价格低，是一种良好的隔振材料。是一种良好的隔振材料。是一种良好的隔振材料。是一种良好的隔振材料。l l4 4、气体弹簧减振器、气体弹簧减振器、气体弹簧减振器、气体弹簧减振器l l固有频率低，对高低频振动均可使用，隔振性固有频率低，对高低频振动均可使用，隔振性固有频率低，对高低频振动均可使用，隔振性固有频率低，对高低频振动均可使用，隔振性能好，但制造工艺复杂，价格较高。能好，但制造工艺复杂，价格较高。能好，但制造工艺复杂，价格较高。能好，但制造工艺复杂，价格较高。l l5 5 5 5、其它隔振措施、其它隔振措施、其它隔振措施、其它隔振措施l l隔振机座、隔振沟、隔振墙、软连接等。隔振机座、隔振沟、隔振墙、软连接等。隔振机座、隔振沟、隔振墙、软连接等。隔振机座、隔振沟、隔振墙、软连接等。其它隔振元件及措施其它隔振元件及措施3、酚醛树脂玻璃纤维板其它隔振元件及措施l l9.3.19.3.1阻尼减振原理阻尼减振原理阻尼减振原理阻尼减振原理l l振动系统阻尼大小常用系统损耗因数来度量。振动系统阻尼大小常用系统损耗因数来度量。振动系统阻尼大小常用系统损耗因数来度量。振动系统阻尼大小常用系统损耗因数来度量。其定义为：薄板振动时每周期内损耗的能量其定义为：薄板振动时每周期内损耗的能量其定义为：薄板振动时每周期内损耗的能量其定义为：薄板振动时每周期内损耗的能量D D与系统的最大弹性势能与系统的最大弹性势能与系统的最大弹性势能与系统的最大弹性势能E EP P之比除以之比除以之比除以之比除以22。即。即。即。即l l板受迫振动的位移和振速分别为：板受迫振动的位移和振速分别为：板受迫振动的位移和振速分别为：板受迫振动的位移和振速分别为：第三节第三节 阻尼减振阻尼减振9.3.1阻尼减振原理第三节阻尼减振l阻尼力在位移阻尼力在位移dy上所消耗的能量为：上所消耗的能量为：l阻尼力在一个周期内损耗的能量为：阻尼力在一个周期内损耗的能量为：l系统的最大势能为：系统的最大势能为：9.3 9.3 阻尼减振阻尼减振阻尼力在位移dy上所消耗的能量为：9.3阻尼减振在共振频率上有：在共振频率上有：则：则：。9.3 9.3 阻尼减振阻尼减振在共振频率上有：9.3阻尼减振l l常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。阻尼常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。阻尼常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。阻尼常用的阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。阻尼浆由多种高分子材料配合而成。主要由基料、填浆由多种高分子材料配合而成。主要由基料、填浆由多种高分子材料配合而成。主要由基料、填浆由多种高分子材料配合而成。主要由基料、填料、溶剂三部分组成。料、溶剂三部分组成。料、溶剂三部分组成。料、溶剂三部分组成。l l1 1 1 1、基料、基料、基料、基料l l基料是阻尼材料的主要成分，其作用使构成阻尼基料是阻尼材料的主要成分，其作用使构成阻尼基料是阻尼材料的主要成分，其作用使构成阻尼基料是阻尼材料的主要成分，其作用使构成阻尼材料的各种成分进行粘合并粘结金属板。基料性材料的各种成分进行粘合并粘结金属板。基料性材料的各种成分进行粘合并粘结金属板。基料性材料的各种成分进行粘合并粘结金属板。基料性能的好坏对阻尼效果起决定作用。常用的基料有能的好坏对阻尼效果起决定作用。常用的基料有能的好坏对阻尼效果起决定作用。常用的基料有能的好坏对阻尼效果起决定作用。常用的基料有沥青橡胶和树脂等。沥青橡胶和树脂等。沥青橡胶和树脂等。沥青橡胶和树脂等。9.3.2 9.3.2 阻尼材料阻尼材料(Damping material)(Damping material)9.3.2阻尼材料(Dampingmaterial)l l2 2 2 2、填料、填料、填料、填料l l填料的作用是增加阻尼材料的内损耗能力和减填料的作用是增加阻尼材料的内损耗能力和减填料的作用是增加阻尼材料的内损耗能力和减填料的作用是增加阻尼材料的内损耗能力和减少基料的用量以降低成本。常用的有膨胀珍珠少基料的用量以降低成本。常用的有膨胀珍珠少基料的用量以降低成本。常用的有膨胀珍珠少基料的用量以降低成本。常用的有膨胀珍珠岩、石棉绒、石墨、碳酸钙和硅石等。一般情岩、石棉绒、石墨、碳酸钙和硅石等。一般情岩、石棉绒、石墨、碳酸钙和硅石等。一般情岩、石棉绒、石墨、碳酸钙和硅石等。一般情况下，填料占阻尼材料的况下，填料占阻尼材料的况下，填料占阻尼材料的况下，填料占阻尼材料的30%30%30%30%60%.60%.60%.60%.l l3 3 3 3、溶剂、溶剂、溶剂、溶剂l l溶剂的作用是溶解基料，常见的溶剂有汽油、溶剂的作用是溶解基料，常见的溶剂有汽油、溶剂的作用是溶解基料，常见的溶剂有汽油、溶剂的作用是溶解基料，常见的溶剂有汽油、醋酸乙脂、乙酸乙酯和乙酸丁酯等。醋酸乙脂、乙酸乙酯和乙酸丁酯等。醋酸乙脂、乙酸乙酯和乙酸丁酯等。醋酸乙脂、乙酸乙酯和乙酸丁酯等。填料与溶剂填料与溶剂2、填料填料与溶剂表表9-5 9-5 几种国产阻尼材料几种国产阻尼材料表9-5几种国产阻尼材料表表9-6 9-6 几种典型的阻尼材料组成比几种典型的阻尼材料组成比表9-6几种典型的阻尼材料组成比l l1 1 1 1、自由阻尼结构、自由阻尼结构、自由阻尼结构、自由阻尼结构l l将一定厚度的阻尼材料粘合或喷涂在金属板的一面或两面形将一定厚度的阻尼材料粘合或喷涂在金属板的一面或两面形将一定厚度的阻尼材料粘合或喷涂在金属板的一面或两面形将一定厚度的阻尼材料粘合或喷涂在金属板的一面或两面形成自由阻尼层结构。当板受振动弯曲变形时，板和阻尼层都成自由阻尼层结构。当板受振动弯曲变形时，板和阻尼层都成自由阻尼层结构。当板受振动弯曲变形时，板和阻尼层都成自由阻尼层结构。当板受振动弯曲变形时，板和阻尼层都允许有压缩和延伸的变形。阻尼振动系统损耗因数表示为：允许有压缩和延伸的变形。阻尼振动系统损耗因数表示为：允许有压缩和延伸的变形。阻尼振动系统损耗因数表示为：允许有压缩和延伸的变形。阻尼振动系统损耗因数表示为：l l式中：式中：式中：式中：2 2 2 2阻尼材料的损耗因数；阻尼材料的损耗因数；阻尼材料的损耗因数；阻尼材料的损耗因数；E E E E2 2 2 2阻尼材料的杨氏弹性阻尼材料的杨氏弹性阻尼材料的杨氏弹性阻尼材料的杨氏弹性模量；模量；模量；模量；d d d d2 2 2 2阻尼材料的厚度；阻尼材料的厚度；阻尼材料的厚度；阻尼材料的厚度；E E E E1 1 1 1基板的杨氏弹性模量；基板的杨氏弹性模量；基板的杨氏弹性模量；基板的杨氏弹性模量；d d d d1 1 1 1基板的厚度。基板的厚度。基板的厚度。基板的厚度。9.3.3 9.3.3 阻尼减振措施阻尼减振措施1、自由阻尼结构9.3.3阻尼减振措施l l对于多数情况，对于多数情况，E E0 0/E/E1 1的数量级为的数量级为1010-1-11010-4-4，只有较大的厚度比才能达到较高的阻尼。通只有较大的厚度比才能达到较高的阻尼。通常取厚度比为常取厚度比为2 23 3时，复合自由阻尼层的损时，复合自由阻尼层的损耗因数可以达到阻尼材料的损耗因数的耗因数可以达到阻尼材料的损耗因数的0.40.4倍。倍。因此，为保证自由阻尼层有较好的阻尼特性，因此，为保证自由阻尼层有较好的阻尼特性，就要有较大的厚度，这也是自由阻尼的缺点。就要有较大的厚度，这也是自由阻尼的缺点。自由阻尼结构自由阻尼结构对于多数情况，E0/E1的数量级为10-110-4，只有较l l约束阻尼层复合结构的损耗因数可表示为：约束阻尼层复合结构的损耗因数可表示为：约束阻尼层复合结构的损耗因数可表示为：约束阻尼层复合结构的损耗因数可表示为：l l式式式式中中中中：E E E E3 3 3 3、3 3 3 3分分分分别别别别为为为为约约约约束束束束板板板板的的的的弹弹弹弹性性性性模模模模量量量量和和和和损损损损耗耗耗耗因数。因数。因数。因数。l l在在在在实实实实际际际际使使使使用用用用中中中中，基基基基板板板板和和和和约约约约束束束束层层层层的的的的弹弹弹弹性性性性模模模模量量量量相相相相近近近近，复复复复合合合合板板板板的的的的阻阻阻阻尼尼尼尼大大大大小小小小和和和和阻阻阻阻尼尼尼尼厚厚厚厚度度度度无无无无关关关关。如如如如果果果果使使使使用用用用合合合合理理理理，可可可可以以以以使使使使阻阻阻阻尼尼尼尼复复复复合合合合板板板板的的的的损损损损耗耗耗耗因因因因数数数数接接接接近近近近甚甚甚甚至至至至大大大大于于于于阻阻阻阻尼尼尼尼材材材材料的损耗因数。取得较好效果。料的损耗因数。取得较好效果。料的损耗因数。取得较好效果。料的损耗因数。取得较好效果。2 2、约束阻尼层结构、约束阻尼层结构约束阻尼层复合结构的损耗因数可表示为：2、约束阻尼层结构阻尼层结构阻尼层结构阻尼层结构第四节第四节 阻尼减振实例阻尼减振实例第四节阻尼减振实例隔振实例隔振实例隔振实例阻尼结构隔声性能阻尼结构隔声性能阻尼结构隔声性能隔振实例隔振实例隔振实例隔振实例隔振实例隔振实例Questionsl1 1、根据隔振设计计算的有关理论：、根据隔振设计计算的有关理论：(1)(1)要达到隔振的目的，对系统的固有频率有什么要求？要达到隔振的目的，对系统的固有频率有什么要求？(2)(2)隔振器阻尼比的大小对隔振效果有哪些影响？隔振器阻尼比的大小对隔振效果有哪些影响？l、质质量量为为500kg500kg的的机机器器支支承承在在劲劲度度K=900NK=900Ncm cm 的的钢钢弹弹簧簧上上，机机器器转转速速为为3000r3000rminmin，因因转转动动不不平平衡衡而而产产生生1000N1000N的的干干扰扰力力。高高系系统统的的阻阻尼尼比比，试试求求：传传递递到到基基础础上上的的力的幅值是多少？力的幅值是多少？Questions1、根据隔振设计计算的有关理论：l、一一台台风风机机安安装装在在一一块块厚厚钢钢板板上上，如如果果在在钢钢板板的的下下面面垫垫个个弹弹簧簧，已已知知弹弹簧簧的的静静态态压压缩缩量量1 1，风风机机的的 转转 速速 为为 900r900r minmin，弹弹 簧簧 的的 阻阻 尼尼 很很 小小 略略 去去 不不 计，试求传递比和隔振效率。计，试求传递比和隔振效率。l、有有一一台台转转速速为为1500r1500rminmin的的机机器器，在在未未做做隔隔振振处处理理前前，测测得得基基础础上上的的力力振振动动级级为为80dB80dB（指指此此频频率率），欲欲使使基基础础的的力力振振动动级级降降低低20dB20dB，问问需需要要选选取取静静态态压压缩缩量量x x为为多大的弹簧才能满足要求？设阻尼比多大的弹簧才能满足要求？设阻尼比=0=0。Questions、一台风机安装在一块厚钢板上，如果在钢板的下面垫个弹簧，l、设设一一台台风风机机边边连连同同基基座座总总重重量量为为8000N8000N，转转速速为为1000r1000rminmin，试试设设计计一一种种隔隔振振装装置置，将将风风机振动激振力减弱为原来的机振动激振力减弱为原来的1010。lAttention Please:Attention Please:下次上课时交作业下次上课时交作业！、设一台风机边连同基座总重量为8000N，转速为1000r精品课件精品课件！5/17/202462徐州建筑学院环境工程系精品课件！8/3/202362徐州建筑学院环境工程系精品课件精品课件！5/17/202463徐州建筑学院环境工程系精品课件！8/3/202363徐州建筑学院环境工程系隔振阻尼内容讲授完毕