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。
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。
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。
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。