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隔振原理及一次隔振器动力参数设计

作者:格鲁吉亚赌场 来源:本站原创 日期:2021-01-04 02:36 点击: 

  隔振原理及一次隔振器动力参数设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。机械振动

  隔振原理及一次隔振器动力参数设计 项 目 主动(积极)隔振 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 F0sinω t m1 x K1 FT C1 被动(消极)隔振 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 隔振目的 运动微分方程: m1 x?c1x? K1 稳态解: x ? F0 sin ?t K1 x m1 C1 u=Usinω t u 运动微分方程: 稳态解振幅 B 与相位角? 的计算公式如下: ? B sin??t ?? ? m0 r ? m Z2 m1 x ? c1 x? K1 x ? K1U sin ?t ? C1U? cos?t ? ?U sin??t ? ? ? 力学模型 B? F0 ? K 1 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 B? 2 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 2 (简谐激励下的受迫振动) (偏心质量回转引起的受迫振动) 式中 ? ? K1 2 ? C12? 2 ? ? arctg?C1? K1 ? ? ? arctg 考 核指 标 主 要 考 核 内 容 说 明 传给基础的动载荷幅值: 2?Z 1? Z 2 稳态解: x ? B sin??t ? ? ?? ? 2 2 传给机械设备的位移幅值: FT 0 ? ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 F0 1 ? ?2?Z ? 2 2 B? ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 U 1 ? ?2?Z ? 传给基础的动载荷: 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 B? 运动时,其零部件承受的 2 FT ? K1 x ? C1 x ? K1 B sin??t ?? ? ? C1? cos??t ?? ? ? K1 B 2 ? C1 ? 2 B 2 sin ??t ? ? ? ? ? 2 2 惯性力 m B? 2 (设备的质量为 m )对机械设备的性能、强度或刚度等是 ? FT 0 sin??t ? ? ?? ? 主要考核传给给基础的动载荷幅值 FT 0 ,相位角θ 、? 无关紧要 否受到影响 TA ? ? FT 0 F0 1 ? ?2?Z ? 2 2 2 2 TA ? B? 2 B ? U? 2 U 1 ? ?2?Z ? 2 2 2 2 绝 对传 递系 数 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 1 ? ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 1 当忽略小阻尼影响( ? ? 0 )时: 当忽略小阻尼影响( ? ? 0 )时: TA ? 1 ?Z 2 TA ? 1 ?Z 2 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 Z ? (2) 当 Z ? (3) 当 Z ? 2 时,才有隔振效果,即 TA ? 1 2 时,从绝对传递系数 TA 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 2 时,随着频率比的增加,隔振效果将更好;但当 Z ? 5 时,随着频率比 Z 的增加,隔振效果的改善已不显著;当 Z ? 10 ,随着频率比的增 在已知机械设备或装置的总体质量 m1 和支承运动圆频率 ? 的条件下,可根 据隔振系数 TA 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 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 在已知机械设备总体质量 m1 和激振圆频率 ? 的条件下,可根据要求的隔振 设计条件 系数 TA 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 频率比的 选择 Z? 1 TA K1 ? ? 2 ~ 10 最佳选择范围: Z ? 3 ~ 5 一般选择范围: Z TA ? 0.25 ~ 0.01 TA ? 0.11 ~ 0.04 隔振弹簧总刚度: 隔振弹簧 总刚度及 刚度分配 1 m1? 2 2 Z (N/m) (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: K1 ? K1 / N 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 瞬时最大运动响应: 考 核指 标 辅 助 考 核 内 容 稳态 响应 系数 设 计 思想 说 明 瞬时最大相对运动响应: Bmax ? ?3 ~ 7?B 式中 当Z ? ? max ? ?3 ~ 7?? 0 1 B? F0 ? K ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 式中 2 ?0 ? U ? Z2 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 2 2 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 ? ? 0.05 ~ 0.20 。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 运动响应系数: 相对传递系数: TM ? B ? BS 1 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 2 TR ? ?0 U ? Z2 ?1 ? Z ? ? ?2?Z ? 2 2 2 为防止机体 m1 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 m1 和基础间的最小间隙应大于二倍 Bmax 或 ? max 。为 防止机体 m1 跳离隔振弹簧,弹簧的静压缩量应大于 Bmax 或 ? max ,弹簧的允许极限压缩量 ? j 应大于二倍 Bmax 或 ? max ;非压缩弹簧相对允许变形量应大 于二倍 Bmax 或 ? max 弹簧的最小、工作和极限变形量分别为: 隔 振 弹 簧 设 计 参 数 的 确 定 Pj Pn P1 δ δ δ j n 1 弹簧的最小、工作和极限变形量分别为: ?1 ? 0.2Bmax ? n ? ?1 ? Bmax ? j ? ?1 ? 2Bmax 与之所对应的力分别为: ?1 ? 0.2Bmax ? n ? ?1 ? Bmax ? j ? ?1 ? 2Bmax 与之所对应的力分别为: P Pn ? K1 ? n 1 ? K1 ? 1 Pj ? K1 ? j P Pn ? K1 ? n 1 ? K1 ? 1 Pj ? K1 ? j ? ——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; BS ——隔振弹簧在数值为 F0 的静力作用下的变形量, BS ? F0 / K1 ,m; ? 0 ——支承简谐运动,隔振物体与基础相对振动( x ? u )R 的振幅,m; ? n — 2 —系统的固有频率, ?n ? K1 / m1 ,rad/s; Z ——频率比, Z ? ? / ?n ; ? ——阻尼比, ? ? C1 / 2?n ; 注:1、符号意义: F0 ——激振力幅值,N; U ——支承运动位移幅值,m; 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。

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