1、第一节第一节 振动的危害与评价振动的危害与评价=9.1.1 振动的危害与特性振动的危害与特性=1、振动的危害、振动的危害=直接危害和影响作业人员直接危害和影响作业人员=干扰和影响居民生活、休息和学习。干扰和影响居民生活、休息和学习。=造成建筑物及仪器设备的损害造成建筑物及仪器设备的损害=2、振动的特性、振动的特性l人体感觉的振动频率分为人体感觉的振动频率分为3 3段：低频段为段：低频段为30Hz30Hz以以上；中频段为上；中频段为3030100Hz100Hz；高频段为；高频段为100Hz100Hz以上。以上。人体对振动的感觉还与振幅有关。人体对振动的感觉还与振幅有关。l最有害的振动频率是与人体
2、某些器官的固有频最有害的振动频率是与人体某些器官的固有频率吻合的频率，如人体在率吻合的频率，如人体在6Hz6Hz左右，内腔在左右，内腔在8Hz8Hz左右，头部在左右，头部在250Hz250Hz左右，神经中枢在左右，神经中枢在250Hz250Hz左左右。低于右。低于2Hz2Hz的振动非常危险。的振动非常危险。2 2、振动的特性、振动的特性人对振动的感觉与参数的关系人对振动的感觉与参数的关系=9.1.2 振动的评价量与标准振动的评价量与标准=1、振动的评价量、振动的评价量=振动的位移振动的位移=在研究机械结构的强度、变形和旋转机件不平在研究机械结构的强度、变形和旋转机件不平衡时较为实用，可觉察的位
3、移只发生在低频。衡时较为实用，可觉察的位移只发生在低频。=振动的速度振动的速度=振动的速度和噪声的大小直接有关，而且能提振动的速度和噪声的大小直接有关，而且能提供表征机器运行工况的振动烈度指示值。供表征机器运行工况的振动烈度指示值。9.1.2 9.1.2 振动的评价量与标准振动的评价量与标准21nwiiiaa k振动的加速度振动的加速度020 lg()waVLdBa计权加速度级计权加速度级 20.120001110lg10lg10wTTwVLweqatVLdtdtTaT等效连续振级与累计振级等效连续振级与累计振级 2 2、环境振动的标准、环境振动的标准 表表9-1 9-1 城市区域环境振动标准
4、值（城市区域环境振动标准值（dBdB） 适用地带范围适用地带范围 昼间昼间 夜间夜间 特殊住宅区特殊住宅区 65 65居民、文教区居民、文教区70 67 混合区、商业中心区混合区、商业中心区 75 72 工业集中区工业集中区 75 72交通干线道路两侧交通干线道路两侧 75 72铁路干线两侧铁路干线两侧80 80l3、环境振动测量实例、环境振动测量实例l实例一实例一 铁路振动监测铁路振动监测l测点位置：杭州凯旋路景芳村居民住宅，距测点位置：杭州凯旋路景芳村居民住宅，距沪杭铁路线外轨沪杭铁路线外轨30m。l测量日期：测量日期：1990年年11月月5日。日。l地面状况：混凝土地面，坚实、平坦，测点
5、地面状况：混凝土地面，坚实、平坦，测点至铁路间有至铁路间有1.6m宽的水泥路面连接。宽的水泥路面连接。环境振动测量环境振动测量l测量方法测量方法l振动传感器轴线垂直地面，距居民住宅振动传感器轴线垂直地面，距居民住宅外墙外墙0.4m。l仪器仪器“功能选择功能选择”开关置开关置“快快”，“频频率计权率计权”开关置开关置“垂直垂直”l连续测量二十趟列车（包括客、货、机连续测量二十趟列车（包括客、货、机车、上、下行）通过时的最垂向车、上、下行）通过时的最垂向Z振级。振级。测量方法测量方法序号序号客客/ /货货/ /机车机车上上/ /下行下行 VLzVLz序号序号客客/ /货货/ /机车机车上上/ /下
6、行下行 VLzVLz 1 1 货货上行上行70.0 1111 货货上行上行72.5 2 2 货货上行上行74.8 1212 客客下行下行67.8 3 3 货货下行下行69.7 1313 机机下行下行74.4 4 4 货货上行上行70.5 1414 机机上行上行65.6 5 5 客客下行下行67.9 1515 货货下行下行72.7 6 6 货货上行上行67.6 1616 客客上行上行65.2 7 7 机机下行下行69.6 1717 货货下行下行70.6 8 8 机机上行上行67.2 1818 客客下行下行66.9 9 9 客客上行上行65.0 1919 机机下行下行64.2 1010 货货下行下
7、行73.6 2020 客客下行下行65.4表表9-2 9-2 测量结果表测量结果表测量结果评价量低于测量结果评价量低于GB10070-88“铁路干线侧铁路干线侧”80dB标准值。标准值。 dBVLVLiziz1 .6920201 评价量及评价结果评价量及评价结果l实例二实例二 居民住宅区环境振动监测居民住宅区环境振动监测l测量范围：杭州市西湖区九莲小区测量范围：杭州市西湖区九莲小区l测量时间：测量时间：1990年年11月月2日日l测点设备：在九莲小区东，西、南、北，中各测点设备：在九莲小区东，西、南、北，中各方位设置测点六个，测点位置及编号详见下图。方位设置测点六个，测点位置及编号详见下图。l
8、地面状况：混凝土地面，坚实，平坦。地面状况：混凝土地面，坚实，平坦。 环境振动测量环境振动测量l振动传感器轴线垂向地面，距居民楼振动传感器轴线垂向地面，距居民楼外墙壁外墙壁0.5m以内。以内。l仪器连接：感动传感器环境振动分析仪器连接：感动传感器环境振动分析仪主机微型打印机。仪主机微型打印机。l仪器仪器“功能选择功能选择”开关置开关置“快快”、“频率计权频率计权”开关置开关置“垂直垂直”。l采样间隔采样间隔2秒，采样时间秒，采样时间20分钟。分钟。测量方法测量方法l测量结果测量结果各测点的各测点的VLVLZ10Z10值如下：值如下：l结果评价：九莲小区六个测点的垂直结果评价：九莲小区六个测点的
9、垂直Z Z振级振级均低于均低于GB10070-88“GB10070-88“居民文教区居民文教区”昼间昼间70dB70dB、夜间夜间67dB67dB的标准值。的标准值。 测测点点编号编号 A A B B C C D D E E F F VLzVLz60.060.058.058.0 56.156.1 61.661.658.658.6 63.863.8表表9-3 9-3 测量结果表测量结果表测量结果与评价测量结果与评价l9.2.1 9.2.1 隔振的基本概念隔振的基本概念l1 1、隔振概念、隔振概念l通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。l2 2、振动传播形
10、式、振动传播形式l空气声空气声l振动能量由振源直接向空气辐射的部分。振动能量由振源直接向空气辐射的部分。第二节第二节 隔振隔振l固体声固体声l通过承载振源的基础，向地层或建筑物结构传通过承载振源的基础，向地层或建筑物结构传递。在固体表面，振动以弯曲波的形式传播，递。在固体表面，振动以弯曲波的形式传播，激发建筑物的地板、墙面、门窗等结构振动，激发建筑物的地板、墙面、门窗等结构振动，再向空中辐射噪声。再向空中辐射噪声。l水泥地板、砖石结构、金属板材等是隔绝空气水泥地板、砖石结构、金属板材等是隔绝空气声的良好材料，但对固体声却有很少衰减。声的良好材料，但对固体声却有很少衰减。振动传播形式振动传播形式
11、l3 3、隔振的措施、隔振的措施l隔振是将振源与基础或其他物体的近于刚性连接改为隔振是将振源与基础或其他物体的近于刚性连接改为弹性连接，防止或减弱振动能量的传播。实际上振动弹性连接，防止或减弱振动能量的传播。实际上振动不可能绝对隔绝，所以通常称隔振或减振。不可能绝对隔绝，所以通常称隔振或减振。l积极隔振积极隔振l降低振源馈入支撑结构的振动能量降低振源馈入支撑结构的振动能量l消极隔振消极隔振l减少来自支撑结构或外界环境的振动传入。减少来自支撑结构或外界环境的振动传入。隔振的措施隔振的措施机械振动的传播途径机械振动的传播途径l1、力传递率定义、力传递率定义l传递到基础上的力的幅值与作用在传递到基础
12、上的力的幅值与作用在m上的力的上的力的幅值的比值。幅值的比值。l通过弹簧和阻尼传递给基础的力为：通过弹簧和阻尼传递给基础的力为：l其幅值为：其幅值为：fdyFKydt22201fFAKKAK9.2.2 9.2.2 隔振的力传递率隔振的力传递率l按力传递率的定义可得：按力传递率的定义可得：l当系统为单自由度无阻尼振动时，即：阻尼比当系统为单自由度无阻尼振动时，即：阻尼比=0=0，上式简化为：，上式简化为： 2011fTff22200022222202000012121412fffFfTFffff力传递率力传递率l当当ff0时，外力频率远低于系统固有频率，时，外力频率远低于系统固有频率，即图中即图
13、中AB段，段，Tf=1，说明激振力通过隔振装置，说明激振力通过隔振装置全部传给基础，不起隔振作用。全部传给基础，不起隔振作用。l当当f=f0时，外力频率接近系统固有频率，即图时，外力频率接近系统固有频率，即图中中BC段，说明隔振措施极不合理，不仅不起隔段，说明隔振措施极不合理，不仅不起隔振作用，反而放大了振动的干扰，乃至发生共振作用，反而放大了振动的干扰，乃至发生共振，这是隔振设计时应绝对避免的。振，这是隔振设计时应绝对避免的。2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析l振动的加剧程度取决于阻尼比，从理论上讲，振动的加剧程度取决于阻尼比，从理论上讲，0时，时，
14、 Tf；随着阻尼比逐渐增大，共振；随着阻尼比逐渐增大，共振峰趋于平坦。峰趋于平坦。表表9-4 9-4 几种振动材料阻尼比几种振动材料阻尼比 材料名称材料名称 钢弹簧钢弹簧 橡胶橡胶软木软木 阻尼比阻尼比0.0050.0050.020.020.050.05 0.060.062 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析l 当当 时时 ， Tf=1，系统无隔振作用。，系统无隔振作用。l当当 时，时，Tf1，即图中，即图中CD段，系统起段，系统起到隔振作用，且到隔振作用，且 值越大，隔振效果越明值越大，隔振效果越明显，工程中一般取为显，工程中一般取为2.54.5。过大的
15、阻尼比的。过大的阻尼比的Tf值不如阻尼小的值不如阻尼小的Tf降低值大，工程中一般选降低值大，工程中一般选用用0.020.1。02ff0ff02ff2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析2 2、T Tf f 与与f/ff/f0 0及阻尼比及阻尼比关系分析关系分析l隔振处理降低的力的振动级差隔振处理降低的力的振动级差l隔振效率隔振效率0120lg20lgfffFLFT11 0 0 %fT3 3、隔振降噪的估算、隔振降噪的估算隔振计算图线隔振计算图线9.2.3 9.2.3 隔振材料与减振器隔振材料与减振器l凡能支承运转设凡能支承运转设备动力荷载产生备动力荷载产生
16、弹性变形，在卸弹性变形，在卸载后能立即恢复载后能立即恢复原状的材料或元原状的材料或元件均可作为隔振件均可作为隔振材料或减振器。材料或减振器。l螺旋弹簧减振器的使用和设计程序螺旋弹簧减振器的使用和设计程序l确定被隔离机器设备的重量和可能的最低激振确定被隔离机器设备的重量和可能的最低激振力频率，要求的隔振效率和安装支点的数目。力频率，要求的隔振效率和安装支点的数目。l由激振力频率和隔振效率查出钢弹簧的静态压由激振力频率和隔振效率查出钢弹簧的静态压缩量缩量X X。l由机器设备总重量由机器设备总重量W W和安装支点数和安装支点数N N，确定选用，确定选用弹簧的劲度：弹簧的劲度：KW NX1 1、钢弹簧
17、、钢弹簧l式中：式中：G弹簧的剪切弹性系数，弹簧的剪切弹性系数，N/cm2，对于弹簧钢，对于弹簧钢常取常取8106 N/cm2 ； n0弹簧有效工作圈数；弹簧有效工作圈数；D弹簧弹簧平均直径，平均直径，cm；d弹簧直径，弹簧直径，cm； c弹簧圈直径弹簧圈直径D与弹簧直径与弹簧直径d的比值，即的比值，即D/d, 一般为一般为410;k系数，系数， ； W0一个弹簧上的一个弹簧上的载荷，载荷，N； 弹簧材料空许扭应力，弹簧材料空许扭应力，N/cm2 。对于弹。对于弹簧钢常取簧钢常取4104 N/cm2 。4308GdKN cmn D01.6dkW ccm 4243Kcc螺旋弹簧的竖向劲度计算公式
18、螺旋弹簧的竖向劲度计算公式l弹簧的全部圈数弹簧的全部圈数n应包括有效工作圈数应包括有效工作圈数n0和不工作和不工作圈数圈数n1，即，即n= n0 + n1 。在。在n07时，可取时，可取n1=2.5圈于弹簧两端。圈于弹簧两端。未受载荷的弹簧，其高度未受载荷的弹簧，其高度H可由下式计算：可由下式计算：14dHndnX螺旋弹簧的竖向劲度计算公式螺旋弹簧的竖向劲度计算公式02ff 第三节第三节 阻尼减振阻尼减振2pdE0cosyyt0sinuyt l阻尼力在位移阻尼力在位移dy上所消耗的能量为：上所消耗的能量为：l阻尼力在一个周期内损耗的能量为：阻尼力在一个周期内损耗的能量为：l系统的最大势能为：系
19、统的最大势能为： 2dyudyudtu dtdt2222000sinDytd ty2012pEKy9.3 9.3 阻尼减振阻尼减振2022cKMKMM由和可得000222cfKf在共振频率上有：在共振频率上有： 则：则： 。 0 2 9.3 9.3 阻尼减振阻尼减振表表9-5 9-5 几种国产阻尼材料几种国产阻尼材料表表9-6 9-6 几种典型的阻尼材料组成比几种典型的阻尼材料组成比名称名称 成分和重量百分比成分和重量百分比/%/%厚白漆厚白漆软木阻尼材料软木阻尼材料厚白漆厚白漆2020，光油，光油1313，生石膏，生石膏2323，软木，软木粉粉1313，松香水，松香水4 4，水，水2727。
20、沥青阻尼材料沥青阻尼材料沥青沥青5757，胺焦油，胺焦油23.523.5，熟柚油，熟柚油4 4，蓖麻，蓖麻油油1.51.5，石棉绒，石棉绒1414，汽油适量。，汽油适量。橡胶橡胶- -蛭石阻尼材料蛭石阻尼材料氯丁橡胶氯丁橡胶4242，酚醛树酯，酚醛树酯1515，蛭石，蛭石1515，石棉石棉1.51.5，磷酸二苯脂，磷酸二苯脂2.52.5，三硫化钼，三硫化钼1515，硫酸钙，硫酸钙8 8，混合溶剂适量。，混合溶剂适量。沥青沥青- -石棉阻尼材料石棉阻尼材料沥青沥青3535，石棉，石棉5050，桐油、亚麻油，桐油、亚麻油1515。22221114EdEd 33max21 13EE第四节第四节 阻尼
21、减振实例阻尼减振实例隔振实例隔振实例阻尼结构隔声性能阻尼结构隔声性能隔振实例隔振实例隔振实例隔振实例Questionsl1 1、根据隔振设计计算的有关理论：、根据隔振设计计算的有关理论： (1)(1)要达到隔振的目的，对系统的固有频率有什么要求？要达到隔振的目的，对系统的固有频率有什么要求？ (2)(2)隔振器阻尼比的大小对隔振效果有哪些影响？隔振器阻尼比的大小对隔振效果有哪些影响？l、质量为、质量为500kg500kg的机器支承在劲度的机器支承在劲度K=900NK=900Ncm cm 的钢弹簧的钢弹簧上，机器转速为上，机器转速为3000r3000rminmin，因转动不平衡而产生，因转动不平
22、衡而产生1000N1000N的的干扰力。高系统的阻尼比干扰力。高系统的阻尼比，试求：传递到基础上的，试求：传递到基础上的力的幅值是多少？力的幅值是多少？l、一台风机安装在一块厚钢板上，如果在钢板的下、一台风机安装在一块厚钢板上，如果在钢板的下面垫个弹簧，已知弹簧的静态压缩量面垫个弹簧，已知弹簧的静态压缩量1 1，风，风机的转速为机的转速为900r900rminmin，弹簧的阻尼很小略去不，弹簧的阻尼很小略去不 计，试求传递比和隔振效率。计，试求传递比和隔振效率。l、有一台转速为、有一台转速为1500r1500rminmin的机器，在未做隔振处的机器，在未做隔振处理前，测得基础上的力振动级为理前
23、，测得基础上的力振动级为80dB80dB（指此频率），（指此频率），欲使基础的力振动级降低欲使基础的力振动级降低20dB20dB，问需要选取静态压缩，问需要选取静态压缩量量x x为多大的弹簧才能满足要求？设阻尼比为多大的弹簧才能满足要求？设阻尼比=0=0。Questionsl、设一台风机边连同基座总重量为、设一台风机边连同基座总重量为8000N8000N，转，转速为速为1000r1000rminmin， 试设计一种隔振装置，将风试设计一种隔振装置，将风机振动激振力减弱为原来的机振动激振力减弱为原来的1010。2022年3月27日徐州建筑学院环境工程系62精品课件精品课件！2022年3月27日徐州建筑学院环境工程系63精品课件精品课件！
