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二、隔振应用技术
在振动控制中,隔振是投资不大却行之有效的方法。隔振分为两类:积极隔振和消极隔振。都是在振源或防振对象与支撑结构之间加隔振器材。
1、隔振设计的原则和适用情况
(1)隔振设计的原则
隔振设计是根据机器设备的机器特性、振动强弱、扰动频率以及环境要求等因素,尽量选用振动较小的工艺流程和设备,确定隔振装置的安放部位,并合理的使用隔振器等。主要亲自遵循以下原则:
①隔振设计时,必须了解机器设备的振动特性,以及可能产生的后果。
②合理采用隔振元件,弹性吊架和非刚性连接等隔振措施。机器设备的机座刚性和重量应保证设备的正常运行和减轻磨损。
③机器基础应独立,并与其他机器基础、房屋基础之间分开或留缝。
④尽量选用振动较小的设备或驱动频率较高的设备,以提高隔振效果。
⑤隔振器在平面上的布置,力求使其刚度中心与隔振体系的重心在同一垂直线上。
(2)隔振设计的适用情况
①控制设备引起的基础或楼板的振动,引起的噪声或振动直接产生危害。
②在机器设备内部,振动部件通过结构件向非振动部件传递振动。
③敏感的仪器或设备受基础传递的环境振动而无法正常工作。
一般来说,对固体声和基础振动比较敏感的地点需要进行隔振,机座重量比较轻的设备需要进行隔振,或增加惰性块后再进行隔振。
2、隔振设计的步骤
(1)隔振设计前的准备工作
①收集被隔设备的资料:设备的型号、规格及轮廓尺寸图等,设备的质心位置、质量和质量惯性矩,设备底座外廓图、附属设备、管道位置和坑、沟、孔洞的尺寸、灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置等,与设备和其基础连接的有关管线图。
②勘察现场条件、确定设备安装位置和掌握支撑结构形式。
③掌握隔振装置工作的环境条件,如温度、接触物等。
④收集隔振安装需要的图纸资料,包括动力设备和机架的重量和重心的位置,以及设备底座外形尺寸和地脚螺栓的位置等。
⑤所选用或设计的隔振器的特性(如承载力、压缩极限、刚度和阻尼比等)。
(2)明确隔振设计的任务
根据不同的隔振类型,分析振动设备的扰动力频率 。如果有几个频率不同的振动源都需要隔离,则激振力频率应该取频率最小的那个作为设计计算值。扰动力频率 常常是现有设备的固有参数不可改动。
(3)确定振动传递比T
根据设计原则和有关资料,以及实际工程需要确定振动传递比T。简单隔振(质量弹簧系统)系统的振动传递比T由下式计算: 式中: ―振动传递比; ―机器设备的扰动频率,Hz; ―机器设备与隔振装置组成的隔振系统的固有频率,Hz。
在隔振系统有阻尼的情况下,由下式计算:
式中: ――阻尼比, 。
(4)确定固有振动频率 根据现场隔振要求,由扰动力频率 以及振动传递比T可以确定隔振系统的固有振动频率 : 由于机组外力频率 与机组本身重力作用下弹性支座的静态下沉量 有着重要关系。因此隔振系统的固有频率 也可以用下式计算。
对于钢弹簧: 对于橡胶等弹性材料: 式中: ――材料动态和静态弹性模量。
同时应保证 。一般情况 应取2.5~5,要获得较大的静态压缩量,并取得较好的隔振效果,通常 选取2.5~3Hz,阻尼比取0.1~0.2。由于 是不可改变的,要保证 ,就要尽量降低 。在实际隔振工程中,降低隔振系统固有频率 通常采用以下办法:
①增加设备的质量。
②降低隔振器的劲度。
(5)确定系统总参考质量 (6)计算隔振体系的总刚度 式中: ――隔振体系的总刚度,kN/m; ――隔振体系的总质量,t。
(7)计算隔振器的数量N 式中: ――所选用的单个隔振器的刚度,kN/m。
(8)核算隔振器的总承载能力 式中: ―单个隔振器容许承载力;W―隔振体系总重量; ―作用在隔振器上干扰力,kN。
(9)校核设备振幅
试算隔振体系上所要求的振动控制点上的机器振幅A,使之满足:
―容许振动的线位移。
当机器以垂直振动完全独立方式弹性支撑时,由激振力F所引起的机器振幅A:
式中: ―容许振幅, ; ―隔振体系总重量,kN; ―干扰力的频率,Hz; ―系统固有频率,Hz; ―重力加速度, 。
(10)调整参数 、 、 调整参与振动的系统总质量 、总刚度 和系统的阻尼系数 等,满足振动传递率T或控制点的机器振幅等要求。
(11)选择隔振器型号
根据上述计算参数和使用要求,选择隔振器的类型和型号,进行隔振系统的结构设计。
3、隔振器材的选择
需要考虑的因素主要有刚度、阻尼性质、耐受恶劣环境性能、安装的难易程度等几个方面。见教材表5-2-34。
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