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隔振原理及机械设备的隔振方法课件

作者:众彩网 来源:本站原创 日期:2020-12-27 17:53 点击: 

  隔振原理及隔振器、隔振原件与隔振材料的性能和选择 1 学习交流PPT 本章内容 隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振 2 学习交流PPT 隔振原理及 机械设备的隔振方法 积极隔振与消极隔振 振动传递率与隔振效率 隔振系统中控制振动的三个基本因素 冲击隔离 机械设备振动隔离设计要点 3 学习交流PPT 积极隔振与消极隔振 一般采取以下措施来防止或减弱有害的机械振动: • 消除或减小振源, • 切断及抑制从振源向外界的振动传递; • 防止振动物体或结构...

  隔振原理及隔振器、隔振原件与隔振材料的性能和选择 1 学习交流PPT 本章内容 隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振 2 学习交流PPT 隔振原理及 机械设备的隔振方法 积极隔振与消极隔振 振动传递率与隔振效率 隔振系统中控制振动的三个基本因素 冲击隔离 机械设备振动隔离设计要点 3 学习交流PPT 积极隔振与消极隔振 一般采取以下措施来防止或减弱有害的机械振动: 消除或减小振源, 切断及抑制从振源向外界的振动传递; 防止振动物体或结构的共振。 中间一项就是振动隔离的问题。振动隔离的目的是:防止机器设备的振动对建筑结构及环境的影响;防止建筑结构或基础的振动对机器设备的影响。前者为积极隔振,后者为消极隔振。 4 学习交流PPT 振动隔离的实例 振动隔离的实例不胜枚举,属于前者的还有动力机械、机械加工设备及破碎机械的振动隔风;属于后者的还有精密加工设备-如刻线机、高精度数控机床及电子分析仪器等的弹性支承;车辆的支承装置是为了减少因轨道路面不平而引起的车轮振动向车身传递也属于消极隔振之列。 5 学习交流PPT 积极隔振与消极隔振的力学模型 图1-1 积极隔振与消极隔振的力学模型 a) 积极隔振 b)消极隔振 6 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 图11 a示出了质量为M、刚度为k、粘性阻尼系数为c的单自由度振动系统(积极隔振),当外力 这是单一频率的周期激励力、角速度为 、振动力的频率为 -垂直作用在物体M上,基础同时也受到弹簧力及阻尼力,物体同样也受到弹簧力及阻尼力,物体按一定的规律运动。把基础所受到的弹簧力及阻尼力的合力 与作用在物体上的外力 相比,这个比值 称为振动传递率,用式(11)表示: (1-1) ) cos(0t F ) / 1 ( s ) (2HzrF0FaT0 FFTTa7 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 振动传递率的含义是:传到基础上的力是原振动力的百分之几。如果物体直接固定在基础上,那么振动力就全部传到基础上,此时。所以,只有当小于1时,才有隔振效果。 8 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 有时还可以用隔振效率来表示隔振效果,可用式(1-2)计算: (1-2) 隔振效率的实际含义是:振动力被隔离掉百分之几。一般说振动传递率的概念用得较多,因为振动传递率曲线非常形象地说明了系统隔振好坏程度与某些参数的关系 。 )% 1 (00aTTFF F  9 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 表1-1 振动传递率和隔振效率的关系 10 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 对于小阻尼系统,例如钢弹簧的支承系统,其振动传递率可用式(1-3)计算: (1-3) 对于粘性阻尼系统,如橡胶隔振器支承系统,其振动传递率可用式(14)计算: (1-4) 1 ) / (120f fTa202 2 20202) / ( 4 ] ) / ( 1 [) / ( 4 1f f f ff fTa 11 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 从式(13)及(14)可以看出,振动传递率 与频率比( )及阻尼比( )有关,三者关系可画成如图12所示的曲线可知: 当 =1时,传递率为极大,此时整个隔振系统处于危险的共振状态; 当 = 时,传递率 =1,此时隔振系统无隔振效果,但传递力也不放大; 当 > ,传递率 <l,有一定的隔振效果,振动传递率可按式(14)计算或从图12查出。 aT0/ f f 0/ f f0/ f f20/ f faTaT212 学习交流PPT 图1-2 振动传递率曲线 学习交流PPT 振动传递率与隔振效率 因此,要使隔振系统有效果,必须使 > 。一般的处理方法是取为2.5~4.5,也就是说要获得满意的隔振效果,应该使隔振支承系统的固有频率为振动力频率的 。 0/ f f25 . 41~5 . 2114 学习交流PPT 阻尼的作用 在振动力 的作用下,物体振动的垂向振幅 可由式(1-5)计算: (1-5) 阻尼的作用在振动传递率曲线上看得很清楚,在共振区内,阻尼可以抑制传递率的幅值,使物体的振幅也不至于过大在非共振区,当 > 时,阻尼反而使传递率增大。 0F0x202 2 2000) / ( 4 ] ) / ( 1 [ f f f f kFx  0/ f f 215 学习交流PPT 消极隔振 对于消极隔振,如图11b所示,可用隔振系数 表示其隔振效果,它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比,(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值)用式(16)计算: (1-6) 式中 物体的垂向振幅(cm); 基础的垂向振幅(cm)。 消极隔振系数与积极隔振的振动传递率表达式完全一样。 pT202 2 2020200) / ( 4 ] ) / ( 1 [) / ( 4 1f f f ff fUxTp  0x0U16 学习交流PPT 对于消极隔振与积极隔振,都应强调以下几点: 当 时,发生共振,应力求避免; 不论阻尼大小,只有 ,才有隔振效果; 一般情况下,建议把 取为2.5~4.5。 对于大型的或重要的设备以及有特殊要求的情况,可按六个自由度计算,请参考有关专著。对于涉及随机过程的随机振动的隔离,本书未予讨论。 1 /0 f f0/ 2 f f 0/ f f17 学习交流PPT 隔振系统中控制振动的三个基本因素 隔振系统中控制振动及其传递的三个基本因素是:弹簧或隔振器的刚度、被隔离物体质量及系统支承的阻尼。它们各自的影响简述如下: 刚度隔振器的刚度越大,隔振效果越差,反之隔振效果越好。必须指出的是,对于一个设计正确的隔振系统,支承的刚度计算最重要,但弹簧及隔振器的刚度对物体振幅的影响不大。 质量被隔离物体的质量M使支承系统保持相对静止,物体质量越大,在确定振动力作用下物体振动越小。增大质量还包括增大隔振底座的面积,以增大物体的惯性矩,可减小物体的摇晃。但质量的增加并不能减小传递率。 阻尼隔振系统的支承阻尼有以下的作用:在共振区减小共振峰,抑制共振振幅;减弱高频区物体的振动,在隔振区为系统提供了一个使弹簧短路的附加连接,从而提高了支承的刚度,使传递率增大。因此阻尼的作用有利也有弊,设计时应特别注意. 18 学习交流PPT 冲击隔离 和周期性激励力的振动隔离相似,对于脉冲冲击也可以考虑隔离,也分为积极的与消极的两类。积极的冲击隔离是隔离段压机、冲床及其它具有脉冲冲击力的机械,以减少其对环境的影响;消极的冲击隔离是隔离基础的脉冲冲击、使安装基础上的电子仪器及精密设备能正常工作,舰船上的设备为了防止因爆炸引起的强烈冲击而设计的隔离系统显然也属此列。图13为单自由度冲击隔离系统的力学模型示意图。 冲击隔离与缓冲是有区别的,缓冲是让缓冲材料介于相互碰撞的物体之间,使碰撞的冲击力要比直接碰撞低,如汽车缓冲器,飞机着陆架等。 冲击隔离与振动隔离在性质上是有区别的,但也有一定的相似之处。有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。 19 学习交流PPT 冲击隔离 图1-3 单自由度冲击隔离系统的力学模型 a)积极的隔冲系统 b)消极的隔冲系统 20 学习交流PPT 积极的冲击隔离 积极的冲击隔离如图13a所示,其中脉冲冲击力P的数学表达式如下: (1-7) 可假定系统的初始条件 (1-8) 物体的位移(t0)及速度可用式(1-9)、(1-10)表达: (1-9) (1-10) () (- tt0)0 (t- t,t0)PtP  0 0 02( 0: 0, ) ft x xv    00( )tP tv dtM 020 020sin( 1 )1tv txe   020 02cos( 1 )1tv txe  21 学习交流PPT 积极的冲击隔离 传给基础的最大扰动力可用式(1-11)计算,最大扰动力时的传递率(定义与振动隔离的传递率类似)用式(112)计算: (1-11) (1-12) 由上可见,冲击传递率与系统的固有频率成正比,也就是系统的固有频率越小,传递率越小;隔离支承的阻尼是有一定作用的,阻尼越大、传递率越小。 max 0 0 tF Mv  00atTe22 学习交流PPT 消极的冲击隔离 消极的冲击隔离如图13b所示,基础的脉冲位移由式(113)表达: (1-13) 物体的初始速度 由式(114)表达: (1-14) 物体的位移与式(1-9)相同,隔离系数与式(1-12)相同。 消极的冲击隔离和积极的冲击隔离的隔离原理是相同的,为了达到一定的隔离效果,须选择较软的弹性支承并增大系统的支承阻尼性能。 () (- tt0)0 (t- t,0t)UtU  0v020 0()tv Ut dt 23 学习交流PPT 机械设备振动隔离设计要点 一般机械设备的隔振支承的设计,可按一个自由度的情况计算,也就是只计算一个方向的振动与传递,而不必象设计重型机械或精密设备那样按六个自由度计算。本节扼要介绍机械设备振动隔离的设计要点: 扰动力分析 首先要分清是积极隔振还是消极隔振。如果是积极隔振,则要调查或分析机械设备最强烈的扰动力或力矩的方向、频率及幅值,如果是消极隔振,则要调查所在环境的振动优势频率、基础的振幅及方向。 24 学习交流PPT 隔振系统的固有频率与传递率(隔振效率) 隔振系统的固有频率应根据设计要求,由所需的振动传递率 或隔振效率 来确定,各类机器在不同场合时振动传递率推荐值可参考表12。对于消极隔振,可根据设备对振动的具体要求及环境振动的恶劣程度确定消极隔振系数。 表1-2机械设备隔振系统振动传递率的推荐值(右图) aT25 学习交流PPT 机械设备振动隔离设计要点 机组的允许振动 精密的设备及机器,其允许振动的指标在出厂说明书或技术要求中可以查到.这是保证设备正常运转的必要条件,应在设计支承时给以确保。一般机械隔振后机组的允许振动,推荐用10 mm/s的振动速度为控制值,对于小型机器可用6.3mm/s的振动速度为控制值。因为机器隔振之后,其振幅或振速可能要超过没有隔振的情况,也就是超过机器直接固定在基础上的情况。对于消极隔振,应按设备的振动要求来设计隔振系统,请特别注意分清设备给定的允许振动是用振速还是用振幅表示的,因为二者的处理方法是不一样的。 附加质量块 一般机械的隔振系统设计,往往是将发动机与工作机器共同安装在一个有足够刚度和质量的隔振底座上,隔振底座的质量就称为附加质量块,这个附加质量块的重量一般为机组重量的若干倍。采用附加质量块有以下好处: 使隔振器受力均匀,设备振幅得到控制; 减少因机器设备重心位置的计算误差所产生的不利影响; 使系统重心位置降低增加系统的稳定性; 提高系统的刚度,减少其它外力引起的设备倾斜; 防止机器通过共振转速时的振幅过大; 作为个局部能量吸收器以防止噪声直接传给基础。 26 学习交流PPT 机械设备振动隔离设计要点 对于各种机器隔振系统的附加质量块的重量与机组重量的比像可采用表13内的推荐值,对于支承在楼板上的机器,可采用推荐值的下限,对于支承在地面上的机器,应尽可能取上限。 表1-3 附加质量块与机组重量比值的推荐范围 隔振元件的布置 隔振元件的选择 起动与停车 其它部件的柔性联接与固定 总之,隔振系统的正确设计,不仅需要正确的振动隔离理论,而且也需要机械方面的综合知识及经验。 27 学习交流PPT 本章内容 隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振 28 学习交流PPT 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 从理论上说,凡是具有弹性的材料均能作为隔振元件,但在实际工程应用上受到很多条件的限制,例如能否大量供应,性能是否稳定,使用寿命长短以及是否具有防水、防油、防火性能等。兹将目前国内大量使用的隔振元件和隔振材料介绍如下。 隔振器 隔振垫 管道柔性接管 其它隔振元件 隔振元件的选择 29 学习交流PPT 隔振器 最常用的隔振器可分为:金属弹簧隔振器、橡胶隔振器、金属丝网隔振器、金属弹簧、橡胶复合隔振器以及空气弹簧隔振器等。 金属弹簧隔振器 金属弹簧隔振器是目前国内应用最广泛的隔振器,其作为隔振支承元件使用时,有以下几方面的性能及优点: 适用频率范围为1.5Hz~5Hz; 弹簧的动、静刚度的计算值与实测值基本一致,而且受到长期大载荷作用也不易产生松弛现象,性能稳定; 耐高温、耐低温、耐油、耐腐蚀、不老化,寿命长; 价格较便宜,不用经常更换; 可适应各种不同要求的弹性支承,即可制成压缩型也可制成悬吊型。 同时,也存在以下缺点: 阻尼性能差,但有的型号隔振器已对弹簧作了适当的处理,使其阻尼性能得到一定的改善; 高频振动的隔离效果差,隔声效果亦差,但它与橡胶隔振垫串联放置使用性能有所改善; 在制造中需要严密的热处理工艺。 30 学习交流PPT 图1-4 各类金属弹簧隔振器示意图: a)钢丝绳螺旋弹簧 b)蝶形弹簧 c)螺旋柱簧 d)板簧 e)螺旋拉簧 f)螺旋板簧 g)折板簧 h)螺旋锥簧 i)不锈钢钢丝绳弹簧 31 学习交流PPT 隔振器 橡胶隔振器 橡胶隔振器具有以下的性能及优点: 适用频率范围为4Hz一15Hz; 橡胶隔振器不仅在轴向,而且在横向及回转方向均具有隔离振动的性能,同一个橡胶隔振器,在三个直线方向与回转方向上的刚度可有较宽的选择余地; 橡胶内部阻尼比金属大得多,高频振动隔离性能好,隔声效果也很好,阻尼比为0.05~0.23; 由于橡胶成型容易,与金属也可牢固地粘接,因此可以设计制造出各种形状的隔振器,而且重量轻,体积小,价格低; 安装方便,更换容易。 但存在以下缺点: 耐高温、耐低温性能差,普通橡胶隔振器使用的温度上限为70℃,下限为0℃,采用特殊的橡胶,隔振器使用温度下限可达到-50℃; 耐油件能差,在空气中易老化,特别是在日光直射下会加速老化,一般寿命为5~6年; 制造方面难以避免性能上有一定的差别,载荷特性也难一致.经受长时间大载荷的作用,会产生松弛现象。 32 学习交流PPT 隔振器 决定橡胶隔振器动刚度和静刚度的因素是:橡胶的材料、橡胶的硬度及橡胶隔振器的形状。从形状及受力变形可把橡胶隔振器分成二大类:压缩形,剪切形及复合形。图1-5为各类橡胶隔振器的结构形状示意图。 a)压缩型 b)剪切型 c)复合型 有不少隔振器是用金属螺旋弹簧与橡胶复合而成的复合隔振器.它可以克服金属螺旋弹簧阻尼性能差的缺点,又可以改善橡胶隔振器的频率特性 33 学习交流PPT 隔振器 空气弹簧隔振器 空气弹簧隔振器在国内应用较少,一般仅用于精密仪器及精密机械的隔振,但在国外应用十分广泛。空气弹簧作为隔振支承,有以下的性能及优点: 首先是它可以提供很低的固有领单一般小于2Hz,甚至小于1Hz 可以用改变空气弹簧的内压来改变承载能力,在结构上借助高度调节阀使弹簧保持一定的高度 阻尼性能很好,隔离高频振动及隔声效果极佳 与橡胶隔振器一样,在横向与回转方向也有相应的弹性支承作用; 如果采用一定的控制设备,不但可以获得任意近似的非线性特性,而且还可以自动调节隔振系统的固有额率,获得最佳的隔振效果; 当然,空气弹簧厢银器也有以下的弱点: 制作工艺夏杂,价格昂贵 需要一套空气气动装置,这是其运用甚少的一个重要原因 空气弹簧隔振器在结构上可分为两类:波纹管形及隔膜型 图16是这两类空气弹簧隔振器的结构示意图。 34 学习交流PPT 隔振器 图1-6 空气弹簧隔振器构造示意图 a)波纹管型 b)隔膜型 35 学习交流PPT 隔振器 金属丝网隔振器是用一定的加工工艺把不锈钢丝挤压成一定的形状,使其成为一个弹性体,在微振动或冲击运动中,不锈钢丝网除了提供弹性,它们之间的摩擦作用还提供良好的阻尼性能。金属丝网隔振器的性能及优点是: 适用频率范围是20Hz~25HZ 阻尼性能好 耐油、耐高低温、耐老化、寿命长 安装方便、不易松弛。 由于金属丝网照振器是近几年来研制的产品,价格较高,加工工艺复杂,但因它们的隔离冲击性能娩产品性能稳定,故得到了较广泛的应用。 36 学习交流PPT 隔振垫 利用弹性材料本身的自然特性,一般没有确定的形状尺寸(橡胶隔振垫除外,它有确定的形状与一定尺寸),可根据具体需要来拼排或裁切,常见的隔振垫有毛毡、软木、橡皮、海绵、玻璃纤维及泡沫塑料等,而目前在工业中得到广泛应用的是专用橡胶隔振垫。 橡胶隔振垫 橡胶隔振垫之所以应用广泛,是因为它具有持久的高弹性,有良好的隔振、隔冲和隔声性能;造型和压制方便;可自由地选降形状和尺寸,以满足刚度和强度的要求;具有一定的阻尼性能,可以吸收机械能量,对高频振动能量的吸收尤为突出;由于橡胶材料和金属表面间能牢固地粘结.因此不但易于制造安装,而且还可以利用多层叠加减小刚度,改变其频率范围;价格低廉。 当然。与橡胶隔振器一样,橡胶隔振垫也有它的弱点.如易受温度、油质、臭氧、日光及化学溶剂的侵蚀,造成性能变化及老化,易松弛,因此寿命一般为5~6年。 橡胶隔振垫的适用频率范围为10Hz~15Hz,(多层叠放可低于10Hz)各种橡胶隔振垫的刚度由橡胶的硬度、成分以及形状所决定。 软木 由软木构成的支承垫层厚度为100mm左右时,系统的固有频率大约为20Hz。 毛毡 毛毡的适用频率范围低限为30Hz左右。 玻璃纤维及矿棉 玻璃纤维作为弹性垫层,对于机器或建筑物基础的隔振均能适用。 海绵橡胶和泡沫塑料。 37 学习交流PPT 管道柔性接管 在设备的进出管道上安装柔性接管是防止振动从管道传递出去的必要措施,柔性接管在空压机、风机、水泵及柴油机上都有应用。对于管内压力要求低的管道,如通风机的进出口柔性接管可以用帆布或人造革按一定的规范制作;对于有较高压力要求的管道的柔性接管,必须采用一定规格和性能的产品。按材料不同可把管道柔性接管分成以下两大类。 橡胶柔性接管 橡胶柔性接管用于温度在100℃以下,压力在20kgf/cm2以下的场合,这些场合不得有橡胶腐蚀剂或溶剂。 不锈钢波纹管 对于柴油机出口、交压机出口及真空泵出口管道,其工作温度高于100,而又有一定的压力要求,则可以安装不锈钢波纹管。 38 学习交流PPT 管道柔性接管 橡胶柔性接管外形图 a) K-XT型 b) K-ST型 39 学习交流PPT 其它隔振元件 弹件吊钩用于管道及隔声结构悬吊; 高弹性橡胶联袖器代替刚性联轴器; 油阻尼器与隔振器并联以增加系统的支承阻尼; 动力吸振器吸收部分单频率的振动能。 40 学习交流PPT 隔振元件的选择 对于一个高质量的可靠的隔振系统弹性支承的设计,不但有理论问题,而更重要的是实践经验。右表列出了各种隔振元件的性能比较,可供选用者参考。 41 学习交流PPT 隔振元件的选择 当固有额率 ,可用毛毡、软木、橡胶隔振垫及一些较硬的橡胶隔振器、金属丝网隔振器。 当固有频率 ,即可选用金属弹簧、橡胶隔振器、复合隔振器、海绵橡胶及泡沫塑料等。 当固有频率 ,可选用金属弹簧隔振器、空气弹簧隔振器。 020~30 f Hz 02~10 f Hz 00.5~2 f Hz 42 学习交流PPT 隔振元件的选择 静载荷与动载荷 隔振元件选择得是否恰当,另一个重要因素是每一个隔振器或隔振垫的载荷是否合适,一般应使隔振元件所受到的静载荷为允许载荷的90%左右,动载荷与静载荷之和不超过其最大允许载荷,对于隔振垫,允许载荷或推荐载荷是指单位面积的载荷。另外,还应注意以下几点: 各隔振器的载荷力求均匀,以便采用相同型号的隔振器,对于隔振垫则要求各个部分的单位面积的载荷基本一致,在任何情况下,实际载荷不能超过最大允许载荷。 当各支承点的载荷相差甚大必须采用不同型号的隔振器时,应力求它们的载荷在各自许用范围之内,而且应力求它们的静变形一致,这不仅关系到机组隔振后振动的状况,而且关系到隔振装置的固有频率及隔振效果。 在同一设备上选用的隔振器型号一般不超过两种。 应考虑隔振元件安装场所的温度、湿度、腐蚀等条件,这些直接影响隔振元件的寿命。 对隔振元件的重量、尺寸、结构以及价格等诸因素应作综合全面的考虑。 43 学习交流PPT 本章内容 隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振 44 学习交流PPT 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 本节着重介绍国内最常用的隔振及振动控制元件产品。虽然目前国内尚未制订此类产品统一的测试方法和质量标准,但本手册中所列出的大多数产品,在实际工程中己得到了广泛应用,受到用户的好评,性能比较稳定,质量比较可靠。 金属螺旋弹簧隔振器 橡胶隔振器 金属丝网隔振器 专用设备隔振器 弹性吊钩 油阻尼器 柔性接管 橡胶隔振垫及其他 45 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 金属螺旋弹簧竖向刚度由下式计算: 横向刚度与竖向刚度的比值 约为1。 43 (kgf/cm)8ZGdKnD/r ZK K46 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 可供选用的承载能力较大的螺旋钢弹簧隔振器有:ZT型系列阻尼弹簧隔振器,TJl及TJ2型弹簧隔振器,小型的钢弹簧或复合弹簧隔振器有JD型、JU型、FZD1型、JHZ型等。 钢弹簧的动刚度与静刚度之比约为1.0。 ZT型系列阻尼弹簧隔振器结构合理,造型美观,阻尼性能得到一些改善,用途广泛,可用于大型风机、空压机、大型水泵及锻压设备的积极隔振。 TJl型、TJ2型弹簧隔振器可用于空压机、破碎机、大型风机、水泵及锻压机械的隔振。 47 学习交流PPT 48 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 JQZ型空气阻尼式隔振器 JQZ型空气阻尼式隔振器是由锥形螺旋弹簧等金属零件和橡胶件组装而成的空气阻尼式的隔振器,橡胶囊在伸张和压缩过程中通过气孔L吸进和排出空气产生摩擦而获得阻尼,主要用于承受垂直方向的载荷。下页图为JQZ型隔振器外形尺寸及 曲线图(P为载荷 为变形)。 JQZ型隔振器的固有频率范围为7~9Hz,阻尼比为0.10~0.20,最大承裁能力为15kgf,使用期为12个月,可用于重要仪器仪表的隔振。 P  49 学习交流PPT 50 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 JWZ型金属丝网阻尼式隔振器 JWZ型金属丝网阻尼式隔振器是用柱形螺旋弹簧、不锈钢丝网柱、网垫等金属元件组成的全金属隔振器,能适应恶劣的动力条件和气候条件,竖向刚度小,固有频率低、对各种精密仪器、仪表等竖向低频干扰和冲击干扰均有很好的隔离效果。 51 学习交流PPT 52 学习交流PPT 53 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 JHZ型柱簧金属丝阻尼隔振器 JHZ型柱簧金属丝阻尼隔振器z向静变形大,固有频率低,有一定的阻尼性能,对较低频率干扰具有良好的隔离效果,多用于各种精密仪器的隔振。 54 学习交流PPT 55 学习交流PPT 56 学习交流PPT 金属螺旋弹簧隔振器 其它金属螺旋弹簧隔振器 属于小型的金属螺旋弹簧隔振器的还有JD型、JU型、FZD型,它们竖向刚度低、固有频率低,主要适用于仪器仪表的隔振。 57 学习交流PPT 橡胶隔振器 目前实际工程中应用最多的是橡胶隔振器,它具有持久的高弹性和优良的隔振隔冲及隔声性能,造型和压制方便,利用橡胶与金属表面粘结强度可大于30kgf/cm2的优点,已设计制造了一些复合隔振器。这些隔振器阻尼大,吸收机械能量强,尤其是吸收高频能量更为见效。当然,因橡胶易老化,寿命只有3~5年,因此需要定期检查,按期更换。 按受力情况和变形情况,橡胶隔振器可分成压缩型、剪切型及复合型等三大类,其竖向刚度与横向刚度之比分别为4.5、0.2及任意设计。目前国内生产的橡胶隔振器一般用丁脂、氯丁或丁基合成橡胶制造,动态系数为1.4~2.8,阻尼比为0.20~O.075。 58 学习交流PPT 橡胶隔振器 JG型(剪切型)橡胶隔振器 JG型橡胶隔振器共28种规格,结构示意见图423,性能曲线进行选用。表416为外形尺寸数据表。 JJQ型橡胶隔振器 JJQ型橡胶隔振器与JG型基本相同,但个别尺寸有异。 JG型及JJQ型用途较广,可用于风机、水泵等设备的隔振,对于小型机械,隔振器底部不用固定,直接放在基础上即可。 59 学习交流PPT 60 学习交流PPT 61 学习交流PPT 62 学习交流PPT 橡胶隔振器 JH型橡胶隔振器 JH型橡胶隔振器国内有数家厂生产,其产品仅在个别尺寸上略有不同。 JH(辽)隔振器的阻尼比0.06,动态系数1.3,使用期36个月,刚度比 =2.80, =0.84。 JW型(碗形)橡胶隔振器 JW型隔振器结构紧凑体积小,阻尼也小,可以承受较大的加速度,广泛地应用于航空无线电仪器、仪表和雷达等隔振和缓冲系统中。图4-28为JW(辽)型橡胶隔振器结构示意图。 /x zK K/y zK K63 学习交流PPT 64 学习交流PPT 橡胶隔振器 JP(辽)型平板式橡胶隔振器 JP(辽)型平板式隔振器阻尼小,隔振效率高,结构紧凑,安装尺寸低,有防冲凸缘,可承受较大的正弦加速度。JP(辽)型隔振器按套筒和方板金属材质不同,分为磁性与非磁性两种。 JP(辽)型平板式隔振器广泛应用于航空无线电仪器、仪表、雷达等隔振和缓冲系统中。 另二种类似的板式橡胶隔振器是JPX型和JPD型,它们的结构与JP型极似,但载荷较小,在额定载荷下,三个方向刚度近似相等,JPD型三向等刚度隔振器在三向等刚度特性上更优一些。 65 学习交流PPT 66 学习交流PPT 橡胶隔振器 JF型封闭型橡胶隔振器 JF型橡胶隔振器为封闭型结构,其弓形金局外壳可提高隔振器水平方向的强度与刚度并保护被隔离装置不致因金属衬套与橡脱开时隔离装置脱离隔振器。 SH型双板式橡胶隔振器 SH型双板式橡胶隔振器是利用上下各一块金属板将隔振橡胶粘结在中间而构成曲形的压缩型隔振器,它可用于一般的动力机械、船舶主机及辅机等动力设备的隔振与缓冲。 其它橡胶隔振器 橡胶隔振器的种类繁多,如辽宁减振器厂生产的JK型框架形隔振器,JZH型柴油机隔振器,JZ支柱形隔振器,JJ型支脚隔振器;无锡减振器厂生产的6JX型防冲击隔振器;南京减振器厂生产的FD型防冲击隔振器等等。 67 学习交流PPT 68 学习交流PPT 金属丝网隔振器 金属丝网隔娠器亦称不锈钢丝网隔振器或不锈钢丝网隔振垫。无锡减振器厂、江苏靖江县减振器厂及上海青浦淀山湖减振器厂都有批量生产。 V型全金属不锈钢丝网隔振器可用于金属切屑机床及锻床、冲压设备的隔振与隔冲系统。V型全金属不锈钢丝网隔振器的安装与其它隔振器相似,只是在安装受力后大约过15天,须进一步调整它的安装高度。 69 学习交流PPT 专用设备隔振器 专用没备隔振器目前国内生产的类型还不多,但已受到广泛的重视。专用设备隔振器设计合理,从结构上考虑了专用设备的特殊工艺要求,可以与设备配套,简化了设备的安装设汁、使用及调换亦很方便。 JZQ型系列机床隔振器 JZQ型系列机床隔振器用于切削机床的隔振,不但效果明显,不影响机床的加工精度,而且可以调节机床的水平度,替代了机床底脚的作用,其在机床上楼的问题上起到了很好的隔振降噪作用,已得到相当广泛的应用。 70 学习交流PPT 专用设备隔振器 I型冲床隔振器 I型冲床隔振器由中国船舶工业总公司第九设计研究院设计,上海长宁橡胶制品厂生产,1985年通过技术签定。 I型冲床隔振器适用于冲床及其它产生垂直冲击扰力设备的隔振,使用该隔振器后可不必做基础,直接安装在楼层或地坪上,有利于工艺流程的调整,并可调节冲床的水平度。 71 学习交流PPT 72 学习交流PPT 专用设备隔振器 XL系列高弹性橡胶联轴器(GB249681) XL系列高弹性橡胶联轴器是用来联接原动机与从动机主轴使其一同旋转,以传递扭短和运动的一种部件它具有高弹性(低扭转刚度),能改善轴系扭转振动特性,避免产生共振现象,并能补偿两轴轴线相对位移,改善轴系工作条件。之所以把它列入专用隔振器一类,是因为可以把它看作专用的扭振隔离器。 XL系列高弹性橡胶联轴器通过典型产品设计,橡胶配方和性能的研究,弹性元件的静态性能和动态阻尼性能的试验研究,实船动态性能和扭振性能测试,以及经多年装船耐久考核,证明XL系列高弹性橡胶联轴器性能先进、结构简单、使用维修方便。 XL系列高弹性橡胶联铀器具有下列特点: 具有很高的弹性,承受额定扭矩转角为l0,最大扭矩时转角为25 。因此可以降低轴系固有频率,改变动力装量轴系的扭转振动特性, 具有较好的阻尼减振特性,可以吸收部分振动能量,减少通过扭振共振点时的振幅,降低轴段扭振应力; 可以吸收和降低功力装置输出扭矩的波动,对装有减速齿轮箱的,可以减少变位扭矩对齿轮面的敲击,延长齿轴使用寿命; 能补偿轴线偏移; 能实现机座隔振、隔离固体声及绝缘电流,原动机隔振后,它与从动机铀系之间会产生相对的振动,只有装了在三个方向上均有弹性的XL型联轴器,才能使隔振后的主机和未隔振的从动机都正常运转; XL系列高弹性橡胶联轴器传递的额定扭矩从70kgfm一900 kgfm。 73 学习交流PPT 专用设备隔振器 XL系列高弹性橡胶联轴器一般使用于下列动力装置中: 船用柴油机主推进动力装置; 装有减速齿轮箱和离合器的中高速柴油机动力装置; 柴油机发电机组、水泵、压气机组等动力装置, 液力传动内燃机车、汽车等动力装置; 动力机械驱动的减速器、轧钢机、搅拌机等装置。 74 学习交流PPT 弹性吊钩 弹性吊钩实际上也是一种隔振器,只不过支承方式是悬挂式的,主要用于天花板的悬吊,隔离墙的支撑以及吊挂风管、水管及各种精密设备,以减少振动与固体传声的影响. 弹性吊钩的选用类似于隔振器的选用,应考虑以下因素: 悬吊物体的总重量不应大于容许载荷; 振动频率应为支承固有频率的2~5倍; 布置应该均匀分布,使用条件及环境合适。 75 学习交流PPT 油阻尼器 油阻尼器是供消极隔振中应用钢弹簧隔振器而研制的一种阻尼元件,也可以用于积极隔振方面,其目的是抑制通过共振或出现共振现象时产生过大的振动。 油阻尼器布置及安装 油阻尼器的布置位置,应力求在隔振底座的边缘或靠近边缘的地方,在高度上,阻尼器位置一般不受限制,但以布置在与设备质量中心同一水平面上为优。 76 学习交流PPT 柔性接管 管道柔性接管又称补偿接管,广泛地应用于给排水、暖通、压缩机等管道系统的隔振中,在选择时应注意以下几点: 工作压力不得超过柔性接管的允许压力; 工作温度在柔性接管的允计范围之内; 轴向与径向位移应控制在规定值之内; 有无腐蚀剂存在,应区别对待。 77 学习交流PPT 橡胶隔振垫及其他 与橡胶隔振器一样,橡胶隔损垫在工业与民用各个领域已得到了广泛的应用,它具有安装方便、通用性强、价格低等特点,而隔振效果及其它性能与橡胶隔振器基本相同。 软木、毛毡、玻璃纤维及矿棉等隔振材料 软木、毛毡、玻璃纤维及矿棉等材料不是专门用于隔振工程的产品,但它们的一些力学性能适宜用来隔振降噪,不少单位在实际工程中将其作为隔振元件材料,取得了满意的效果。 78 学习交流PPT 本章内容 隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振 79 学习交流PPT 单双层隔振与浮筏隔振 单层隔振装置 双层隔振措施 浮筏隔振系统 浮筏隔振技术国内外发展概况 80 学习交流PPT 单层隔振装置 如图所示,将机械设备通过隔振器弹性地安装在船体基座上,同时用挠性接管将机械设备与舰船船体或管路系统相连. 单层隔振装置一般能达到20dB的隔离效果,即能将机械设备的激励力隔离掉90%。此类隔振措施在舰船上普遍采用,随处可见。 81 学习交流PPT 双层隔振措施 如图所示,将机械设备通过上层隔振器弹性地安装在附加的具有一定质量的中间基座上,中间基座与船体之间通过下层隔振器相连,同样在机械设备与船体相连的管路系统中插入挠性接管。 双层隔振装置较之单层隔振装置的突出优点是隔振效果更好,一般能达到40dB左右的隔离效果,即将机械设备的激励力隔离掉99%。 但双层隔振装置需要较大的空间尺寸,同时要增加隔振装置的重量,双层隔振装置的重量一般约占机械设备重量的30%左右。双层隔振措施已在反潜型水面舰船和潜艇上普遍采用。 82 学习交流PPT 浮筏隔振系统 浮筏装置(raft device)就是在舰船舱室空间内对多机组及多扰动源等载体所采用的整体多向隔振区域模块 。 83 学习交流PPT 浮筏隔振系统 设备与设备之间、设备与筏体之间互相耦合,互相影响,相当一部分能量在系统内部抵消,从而提高整个浮筏系统的隔振效果 。 84 学习交流PPT 浮筏隔振系统 它是多机组的、多扰动源的、多向隔振装置,比通常的单层或双层隔振装置要复杂得多; 由于筏架的尺寸较大,要考虑结构的非刚性对隔振效果的影响; 在筏架设计,一般为充分发挥其隔振降噪性能都尽量采用阻尼减振技术及附加局部质量等声学设计原则. 85 学习交流PPT 浮筏隔振系统 浮筏隔振技术是一种可以全面降低潜艇机械噪声的高新技术,当潜艇受到外来的强冲击振动时,浮筏系统能有效地保护机械设备正常的工作;平时又能明显地降低机械设备的振动和噪声水平。美国海军秘密研制该项技术时间长达20余年,终于在20世纪70年代初取得了突破性的成果,从而开辟了潜艇降噪的新途径。 所谓浮筏隔振,就是把潜艇内以主机为首的可能产生噪音的绝大多数设备安置在一个象筏形的基座上,这个筏形基座一般由减振橡胶或双弹性材料制成,筏形基座与潜艇的艇体也不再是刚性连接,而是采用了柔性连接方式。与主机相连的各种管道和电缆等均采用波纹管或缓动件,桨轴与主机之间则采用弹性联轴节,再加上主机外壳覆盖的隔音层,主机及其他设备的工作噪音的绝大部分就不会再通过基座传到潜艇艇体上,从而潜艇向它周围的海水辐射出去的噪音大幅度地降低。采用隔振浮筏技术可使潜艇的机械噪声降低20^-40分贝。 如下页图所示,将多台机械设备分别弹性或刚性地安装在中间基座即筏体(raft)上,筏体再通过下层隔振器弹性地安装在船体基座上,因此浮筏隔振装置实际上就是多机组的双层隔振装置. 86 学习交流PPT 浮筏隔振系统 双层弹性安装的浮筏隔振装置一般能获得40dB以上的隔振效果,它较传统的双层隔振装置的优点是不但能利用筏体的质量效应,而且能利用其它机械设备的质量效应,从而大大减少隔振装置的总重量。 目前浮筏隔振措施在舰船上得到了越来越广泛的应用。 87 学习交流PPT 浮筏隔振技术国内外发展概况 国外浮筏装置应用得比较早,从20世纪70年代以来己被广泛地应用在一些对水声隐身性能要求严格的舰船上,包括潜艇、扫雷艇及反潜护卫舰,以及水文研究舰船等等。但由于军事与技术上的保密,很少有这方面的论文发表,仅有少量厂商的广告。 为了提高潜艇的隐蔽性,同时充分发挥其声纳的探测能力,各国海军均十分重视潜艇减振降噪研究和综合治理工作。美军最新型的“海狼”级攻击型核潜艇及英国的“特拉法尔加”级攻击潜艇,都采用了隔振浮筏技术。 早在1930年,美国船舶局就成立了降低噪声的研究小组,制定了长期的研究规划。二次大战以后,美海军从多种途径进行了降低潜艇噪声的研究。从20世纪60年代开始,美国和前苏联等国开始有计划的对潜艇减振降噪工作进行重点研究,经过多年的努力,潜艇的噪声级获得大幅度下降。美国、英国、前苏联建造的核潜艇的主辅动力装置广泛采用浮筏技术。法、德、意等国建造的猎扫雷艇动力设备也采用了浮筏技术。因此,浮筏对改善舰艇的隐蔽性,提高自身声纳系统的作用距离和减小近场水噪声对声纳的干扰等均有重要意义。一种趋势表明,国外舰艇上将越来越多的采用浮筏技术。 88 学习交流PPT 浮筏隔振技术国内外发展概况 上述国家在近一、二十年内,在应用浮筏技术之后,使其动力装置传递到船体上的振动传递损失在低频时为35dB,高频时超过50dB。其中美国潜艇降噪水平一直处于世界领先地位,美国核潜艇在60年代初期将噪声最大的推进系统安装在浮筏上,则使艇体结构噪声明显降低,其降噪量增加了15~20dB。多年来噪声总声级下降了40多分贝。80年代中期“洛杉矶”级攻击型核潜艇的噪声己降低到118分贝,“海狼”级攻击型核潜艇噪声级达到90~100分贝,已低于三级海况海洋背景噪声(110~120分贝)。 前苏联潜艇的安静性技术发展也较快,成果十分显著,尤其是到了80年代初期,前苏联又加工出了低噪声螺旋桨,使得新型的S, M和“鲨鱼”攻击型核潜艇以及K级常规潜艇的噪声均达到了125~130分贝。前苏联在1975~1985年间使潜艇的噪声降低了30dB,潜艇的总噪声可低于海洋背景噪声。这里就有浮筏的贡献。 前苏联的降噪工作虽然比美国起步晚,但降噪成果十分显著,其最新型潜艇噪声水平与美国的差距正在缩小。此外,英、法、瑞典的潜艇都把噪声作为衡量潜艇性能的重要指标。 89 学习交流PPT 浮筏隔振技术国内外发展概况 英国“特拉法尔加”级潜艇是英国第4代攻击型核潜艇,也是英国海军最新一代攻击型核潜艇,于1979年至1991年间共建造7艘,现全部在役。该级艇是在原“快速”级的基础上改进而成的。艇型基本保持“快速”级的艇型和布置方式,但在武器和电子设备方面有重大改进,并从1998年起改装“战斧”导弹,以提高对舰攻击力。该级艇采用浮筏减振,第一艘艇仍采用传统的螺旋桨推进,但从第二艘艇开始采用喷水推进,并敷设消声瓦,从而大大地降低了潜艇噪音,使其隐蔽性更强。该级艇的主要武器装备有:艇艏有533毫米鱼雷发射管5具,可发射“旗鱼”、MK24一2型“虎鱼”鱼雷、“鱼叉”反舰导弹,武器装载量为25枚。侦听装备有2076型综合声纳(1995年改装)、2072型、2046型列阵声纳、2082型侦察测距声纳、2077型主动短矩识别声纳。其它电子设备还有:MK1105型惯性导航设备、卫星导航设备、1007型I波段雷达、 ICS-3型卫星通信系统、战术武器控制系统和SMCS潜艇综合作战系统。在英国,最初建造的核潜艇易被对方的潜艇、水面舰艇及海上侦察飞机发现,其原因是艇本身发出的宽频和不连续的噪声较高。后来将包括汽轮机、齿轮箱、冷凝器和汽轮发电机组的主推进装置装在一个大型的机械筏体上,而该筏体又被弹性支承在定位的船体结构上。由于采用了浮筏装置,解决了噪声短路问题,达到了规定的噪声指标。随后,在“敏捷”号攻击型核潜艇上也采用了浮筏技术,它的噪声性能超过了设计指标。在70年代,建造的属于第三代的“特拉法”级核潜艇采用了更趋成熟的浮筏隔振装置,降噪效果又有了新的提高。 90 学习交流PPT 苏格兰渔业调查船 筏体上弹性安装了作主、辅机用的2台交、直流柴油发电机组和1台直流柴油发电机组,还有各种泵、压气机、电机等,为了防止空气噪声激励壳体,所有设备都装在一个大的隔声罩内,筏体通过50个软橡胶隔振器支撑在船体上。 91 学习交流PPT 苏格兰渔业调查船 实船试验表明:通过两级隔振后,从机组到船体总的振动传递损失在低频段(31.5 Hz-250Hz)为35dB,高频段(250 Hzl0 kHz)达到50dB。 92 学习交流PPT 波兰渔业研究船Prof.Siedlecki号 图中:1.螺旋桨压力测量室,2.为正规的伴流场设计的舰部船型,3.测量扭距和推力的插入件,4.通风系统的消声器,5.弹性安装的排气系统;6.通风系统的消声器,7.甲板和机舱上方的隔离垫衬;8.弹性安装的管路,9.经过精心设计和平衡的螺旋浆,10.弹性支承的螺旋桨轴,11.安装在弹性支承框架内的渔业加工厂,12.实验室中弹性安装的地板和顶板,13.安装制冷压缩机用的三个双层隔振浮筏,14.安装主柴油机用的双层隔振浮筏,15.弹性安装柴油发电机组的隔声罩,16.双层隔振安装在同一浮筏上的三台变流机组,17弹性安装在三个浮筏上的九十个辅机设备,18.用弹性混凝土灌注的声纳基座;19靠近推力器舱室的阻尼涂层。 93 学习交流PPT 波兰渔业研究船Prof.Siedlecki号 该船的主动力系统,三台直流发电机组及一台交流发电机组都弹性地安装在一个大浮筏上,后者再用36个橡胶隔振器弹性地支承在船体结构上,形成双层隔振的浮筏装置。在浮筏上设计安装了一个剐性的多层隔声罩,而在隔声罩的上部通风管道中则安装了一个消声器。在机舱中第二浮筏上安装了三台变流机组,每台变流机组是用6个斜置式橡胶隔振器安装在浮筏上的,浮筏再用8个橡胶隔振器弹性支承在船体结构上。所有能产生较高振级的辅机都直接安装在一公共浮筏上。 94 学习交流PPT 波兰渔业研究船Prof.Siedlecki号 通过实验可知:由于采用了许多减振降噪的预防措施,此种渔船比按传统方法设计的船由于机械振动而产生的水下辐射噪声要小得多。同时还测出鲱鱼约能在l km远处在整个频段上听见前者,而听见后者的距离则要比这个距离大上十倍,鳕鱼能发觉后者的距离也比前者大两倍左右。 95 学习交流PPT 猎扫雷舰艇 上的浮筏装置 猎扫雷舰艇是浮筏装置的一个重要应用场合,在这类舰艇上采用浮筏技术的主要目的是: 抗冲击 隔振降噪 它有三种基本结构形式 96 学习交流PPT 猎扫雷舰艇 上浮筏装置(台式) 每一台主机连同减速齿轮箱及其他附属装置、润滑油等安装在一公共筏架上,这类结构多半是单层隔振的,隔振器可以安放在主机和筏架之间,也可以安放在筏架和船体基座之间。 97 学习交流PPT 猎扫雷舰艇 上浮筏装置 主机及其附属的轴机一起弹性地安装在一公共的吊蓝状的筏架上.筏架再弹性地支撑在船体舷侧构架上,形成双层隔振浮筏装置。 英国的Hunt级反水雷舰就是采用这种结构形式的浮筏进行主辅机隔振的 98 学习交流PPT 猎扫雷舰艇 上浮筏装置 这种悬吊式浮筏结构的主要优点是由于筏架的支承点一般多在水线上面,因此大大减轻了由空气噪声对舰船壳体的声激励而产生的水下辐射噪声:延长了结构噪声的传输路线;减轻了由水下爆炸引起的对舰船主动力系统的冲击载荷。 99 学习交流PPT 猎扫雷舰艇 上浮筏装置 主机通过减振器弹性地支承在筏架上,而筏架则支撑在机舱的前后舱壁上,其连接方式可以是弹性的也可以是刚性的。 意大利Lerici级猎雷艇即是采用这种结构形式的浮筏装置。 100 学习交流PPT 国内概况 为缩短我国与其他先进国家在这一技术领域的差距,我国从“八五”开始,对舰船浮筏装置逐步开展理论和应用方面的研究。 结合某型猎扫雷艇研制,系统工程部陈志钧、俞浩、王暖、高立冬等同志组成的课题组对浮筏减振技术进行了深入的基础性研究,并取得了突破性的丰硕成果。 101 学习交流PPT 国内概况 “八五”期间的研究工作主要围绕着浮筏系统的动力学建模和系统动力特性分析,形成了多种建模分析方法,如多刚体动力学建模分析方法、有限元建模分析方法、阻抗综合法等。 动...

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