隔振

将工程结构与震源隔离的措施

把机械或仪器安装在合适的弹性装置上以隔离振动的措施。

分类

根据激振源的不同，隔振可分为两类。对于本身是振源的设备，为了减少它对周围机器、仪器和建筑物的影响，将它与支承隔离开，以便减小传给支承上的不平衡惯性力，称为积极隔振，又称主动隔振。水泵、发动机、锻锤机械等的隔振就属此类。积极隔振系数ηz表示积极隔振效果；它等于隔振后传到地基上的力除以未隔振时传到支承上去的力。对于振源来自支承振动的情况，为了减少外界振动传到系统中来，把系统安装在一个隔振的台座上，使之与地基隔离，这种措施称为消极隔振，又称被动隔振。车辆的乘座、精密仪器的安装、环境运输的包装、舰艇上导弹发射架的隔振等都属此类。消极隔振系数ηb表示消极隔振效果，它等于隔振后机器设备的振幅除以支承运动的振幅。隔振系数小表示隔振效果好。两类隔振系数的计算公式是相同的。

对于单自由度隔振系统，

式中η为隔振系数；λ= ，ωj为激励频率，ωn为隔振系统固有频率；c为粘性阻尼系数，cc为临界阻尼系数。

隔振系数公式可用图1中的曲线表示。从图上可以看出：①只有当频率比λ>时，才有隔振效果，且随着λ增加，隔振效果也逐渐增大，实用中取λ=2.5〜5；②增大阻尼可以减小机器在起动和停车过程中经过共振区（见线性振动）的振幅，但在时，阻尼的增加反而减小隔振效果；③常用的隔振器材由于阻尼系数不大，在λ=2.5〜5范围内计算隔振系数时，可按无阻尼情况考虑。

隔振系数公式依据下列假设：机器或设备是刚体，地基是无限大的刚体；隔振器由无质量的线性弹簧和无质量的粘性阻尼器组成。实际情况和假设有出入，故隔振系数的实际公式也同理论公式有出入。近代研究发现隔振器在用于低频激振时很有效，但用在高频时效果不够理想。当激振力频率增大时，隔振系数的曲线中出现了一系列峰值（图2）。主要原因是高频振动在结构中以弹性波形式传播，激起了结构介质的波动效应。为了改善高频时的隔振效果，除采用波动效应小的橡胶弹簧代替金属弹簧外，目前还发展了双质量隔振系统，并已用于舰船等设备中。

有时被隔振的机械或仪器可能受到几个方面的激励（见振动），此时隔振设计应按多自由度系统进行，即应考虑被隔振物体的直线振动、扭转振动以及它们之间的耦合振动。

隔振设计的要点

隔振设计的要点是：首先要对环境振源进行调査，包括振源类别、量级、方向和频率范围等项目；其次根据隔振体本身的重量和隔振要求，按频率比λ≥2.5〜5进行计算，选择减振器型式、装配方式和参量（阻尼系数、刚度）；最后用仪器测试校核隔振效果，验算隔振系数。

常用的隔振器材有天然或人造橡胶制品、金属弹簧制品、不锈钢丝网制品以及近十年出现的多种高分子化合物的粘弹性材料制品。这些器材既可用来隔振，又能起抗冲、降噪作用。

把机械安装在合适的弹性装置上以隔离机械振动传播的措施。依振源的不同有两种性质不同的隔振措施(图1)。如果机械本身是振源，应使它与支承隔离，以减少对周围的影响，这称为主动隔振。如振源来自支承的运动，为减少外界振动对机械的影响，须使支承与机械隔离，这称为被动隔振。

隔振系数η表示隔振的效果。主动隔振系数ηz与ηb概念不同，但计算公式相同。其值越小隔振的效果越好。对于单自由度隔振系统式中λ=ωj/ωn为频率比,即激励频率ωj与隔振系统固有频率ωn之比，ζ为阻尼比。根据隔振系数曲线（图2）：①无论阻尼大小,只有当频率比时才有隔振效果，而后随λ的增加隔振效果逐渐增加,实用中取λ=2.5～5已经足够；②增大阻尼可减小机械在起动和停车过程中经过共振区时的振幅，但在后，增大阻尼反而减小隔振效果；③由于一般隔振材料阻尼系数不大,在λ=2.5～5范围内计算隔振系数时,可按无阻尼情况考虑。具体的隔振措施有设置弹性支撑物和防振沟等。对于隔振效果要求很高的精密仪器，一般采用多层隔板；对于多向激励、多种响应的复杂隔振系统，则要考虑直线振动、扭转振动和它们之间的耦合，隔振系数须按多自由度模型进行计算。当频率比λ变化较大时，如宽频带激励和重量变化大的机械，采用非线性隔振系统可以收到较好的隔振效果。在隔振设计中，根据振源振动量的大小、方向和频率,以及被隔振机械的尺寸、重量和隔振要求，确定隔振装置的参数和结构型式。

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