技術達人教你徹底解決機電設備振動和噪聲
發布時間:2015-12-31 責任編輯:sherry
【導讀】噪聲來源於振動,解決好了振動問題,噪聲問題也會迎刃而解,所以本文表麵是探討振動和噪聲兩個問題,其實是同一個問題。
振動的兩個基本指標是振幅和頻率,解決振動問題,就圍繞著這兩個概念展開,要麼降低振幅,要麼調整振動頻率點。
頻率可分為固有頻率Wn和激勵頻率W,固有頻率源於產品的結構特征,由質量、質量分布、質心位置、剛度等多個因素和多個因素間的相互作用所確定。固有頻率計算公式為(公式1)k是物體的剛度,m是物體的質量。激勵源的頻率點應避開固有頻率Wn。當Wn=W的時候,就發生了諧振,諧振時候的振幅最大。
當頻率比(公式2),即進入隔振區,使振動傳遞係數小於1,才有減振和隔振效果。在機械質量m已確定的情況下,降低其可降低固有頻率。

若Wn<,既增大衰減率,又遠離“共振區”。例如,當阻尼比<0.1,頻率比為3.6時,就可衰減90%的振幅。
有了以上的理論基礎,下麵是幾個基於上麵理論的解決辦法。
1從振動發生源上處理
從振動源上處理:既然是激勵頻率落進了1.414Wn的範圍內,那就想辦法使激勵頻率提高,常見辦法有:
如果是步進電機,就對步數細分,通過細分改驅動脈衝的步進頻率加倍使步與步之間的差距縮小;
如果有減速器、傳送帶、傳(chuan)送(song)齒(chi)輪(lun),就(jiu)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)主(zhu)動(dong)輪(lun)與(yu)從(cong)動(dong)輪(lun)的(de)半(ban)徑(jing)比(bi)值(zhi),改(gai)變(bian)傳(chuan)動(dong)比(bi),這(zhe)樣(yang)被(bei)驅(qu)動(dong)的(de)終(zhong)端(duan)要(yao)想(xiang)保(bao)持(chi)原(yuan)來(lai)的(de)速(su)度(du),主(zhu)動(dong)輪(lun)的(de)轉(zhuan)速(su)勢(shi)必(bi)要(yao)加(jia)快(kuai),轉(zhuan)速(su)和(he)激(ji)勵(li)頻(pin)率(lv)成(cheng)正(zheng)比(bi)例(li),激(ji)勵(li)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao),後(hou)麵(mian)的(de)震(zhen)動(dong)感(gan)應(ying)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)未(wei)變(bian),兩(liang)個(ge)頻(pin)率(lv)錯(cuo)開(kai),震(zhen)動(dong)自(zi)然(ran)減(jian)弱(ruo);
2從振動傳遞路徑上處理
如果振動源是不可避免的,那就在傳遞路徑上加隔振措施處理,從原理上看,剛性越強解決辦法如下:
傳(chuan)動(dong)軸(zhou)用(yong)彈(dan)性(xing)聯(lian)軸(zhou)器(qi),這(zhe)樣(yang)避(bi)免(mian)了(le)軸(zhou)和(he)軸(zhou)不(bu)同(tong)心(xin)的(de)轉(zhuan)動(dong)下(xia),力(li)矩(ju)傳(chuan)遞(di)不(bu)受(shou)損(sun)失(shi),且(qie)軸(zhou)和(he)軸(zhou)不(bu)對(dui)心(xin)而(er)帶(dai)來(lai)的(de)相(xiang)互(hu)周(zhou)期(qi)性(xing)剛(gang)性(xing)位(wei)移(yi)也(ye)可(ke)改(gai)觀(guan),這(zhe)種(zhong)周(zhou)期(qi)性(xing)相(xiang)對(dui)位(wei)移(yi)是(shi)震(zhen)動(dong)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)根(gen)源(yuan);
傳動之間用皮帶輪柔性連接,振動源與支撐件基座間加緩衝減震材料或裝置;
彈dan簧huang懸xuan掛gua振zhen動dong源yuan,對dui緩huan衝chong減jian震zhen很hen有you作zuo用yong,但dan會hui有you三san個ge問wen題ti需xu要yao克ke服fu,一yi是shi啟qi停ting時shi機ji器qi會hui抖dou動dong,二er是shi不bu能neng傳chuan遞di力li矩ju,因yin為wei彈dan簧huang本ben身shen是shi不bu能neng傳chuan遞di扭niu矩ju的de,三san是shi運yun輸shu時shi要yao考kao慮lv固gu定ding,裝zhuang機ji後hou還hai要yao拆chai去qu,比bi較jiao麻ma煩fan;
設(she)計(ji)導(dao)振(zhen)措(cuo)施(shi),把(ba)振(zhen)動(dong)導(dao)走(zou),振(zhen)動(dong)仍(reng)在(zai),但(dan)離(li)我(wo)們(men)較(jiao)遠(yuan)了(le)。常(chang)見(jian)的(de)是(shi)大(da)發(fa)電(dian)機(ji),在(zai)固(gu)定(ding)在(zai)地(di)麵(mian)的(de)時(shi)候(hou),在(zai)基(ji)座(zuo)四(si)周(zhou)挖(wa)溝(gou),孤(gu)零(ling)零(ling)的(de)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)溝(gou)裏(li)的(de)地(di)樁(zhuang),振(zhen)動(dong)從(cong)地(di)下(xia)傳(chuan)出(chu)去(qu),到(dao)了(le)樓(lou)房(fang)的(de)時(shi)候(hou),再(zai)通(tong)過(guo)樓(lou)房(fang)地(di)基(ji)往(wang)上(shang)返(fan),會(hui)把(ba)振(zhen)動(dong)減(jian)弱(ruo)好(hao)多(duo)。
3對振動感應係統的處理
振動源解決不了,傳播路徑解決不了,或者解決成本太高,可以在受震動點改進,雖然這個辦法不是首選,具體的方法如下:
在滿足強度要求的情況下,選用低剛度材料製作構件(特別是製作支承件)是一種減振的有效途徑。Wn降低,遠離了激勵源頻率W;對自行式機械,將剛性懸掛改為彈性懸掛;對固定設備,將彈性件、阻尼件和質量件構成串和並聯、先(xian)串(chuan)後(hou)並(bing)或(huo)先(xian)並(bing)後(hou)串(chuan)等(deng)多(duo)種(zhong)形(xing)式(shi)組(zu)合(he)係(xi)統(tong)的(de)彈(dan)性(xing)支(zhi)承(cheng)裝(zhuang)置(zhi),都(dou)能(neng)按(an)照(zhao)我(wo)們(men)的(de)預(yu)定(ding)要(yao)求(qiu),使(shi)係(xi)統(tong)的(de)等(deng)效(xiao)剛(gang)度(du)低(di)於(yu)原(yuan)有(you)的(de)剛(gang)度(du),從(cong)而(er)達(da)到(dao)減(jian)振(zhen)的(de)目(mu)的(de)。
加重固定基座的質量,降低固有頻率點;
注意單純依靠降低剛度、降低固有頻率來提高減振性能有時並不可取。一是隨著剛度的降低,係統設備的靜態位移也會增加,會使空間布置、彈性尺寸、結構設計帶來困難。二是對於不同工作要求的設備,通常有一個最低剛度的限製值,尤其是有力矩傳遞、力傳遞的時候,單純降低剛度也不是辦法。
另(ling)外(wai)可(ke)以(yi)實(shi)施(shi)結(jie)構(gou)的(de)合(he)理(li)布(bu)局(ju),分(fen)析(xi)預(yu)計(ji)到(dao)產(chan)品(pin)使(shi)用(yong)中(zhong)將(jiang)處(chu)於(yu)既(ji)有(you)豎(shu)向(xiang)振(zhen)動(dong),又(you)有(you)俯(fu)仰(yang)角(jiao)振(zhen)動(dong)等(deng)耦(ou)合(he)振(zhen)型(xing)時(shi),注(zhu)意(yi)結(jie)構(gou)的(de)合(he)理(li)性(xing),質(zhi)量(liang)對(dui)稱(cheng)分(fen)布(bu)的(de)可(ke)能(neng)性(xing),並(bing)確(que)定(ding)出(chu)振(zhen)幅(fu)為(wei)零(ling)點(dian)結(jie)構(gou)上(shang)的(de)“節點”,以便對振動敏感的機械儀表、儀器或駕乘操作者坐椅能設置在“節點”或其附近。
4共鳴空腔的處理
youshihouhuiyudaoyizhongqingkuang,bajiqizhuangqilai,zaoshenghenda,danzhendongfuduyebushihenda,bajiqichaikai,zaoshengmingxianjianxiao,zhegexianxiangshigongming,gongmingdechanshengshileisiyinxiangxiaoguodegongzhen,chulidebanfashibakongqiangpohuaidiao,kongqiangneidechuanbojiezhishikongqi,zaikongqiangzhongbodong,kongqibojilijikechanshengqingweizhendong,youqishiduikaimojudezhusuke,keneiyoudianjidengchuandongzhuangzhishi,rongyichanshengzhezhongxianxiang。
針zhen對dui其qi產chan生sheng機ji理li,實shi施shi反fan向xiang工gong程cheng設she計ji,破po壞huai其qi空kong腔qiang和he空kong氣qi震zhen動dong傳chuan播bo的de路lu徑jing,破po壞huai殼ke體ti薄bo壁bi的de震zhen動dong,解jie決jue的de辦ban法fa是shi在zai機ji箱xiang中zhong加jia空kong氣qi隔ge板ban或huo海hai綿mian,擋dang住zhu空kong氣qi的de震zhen動dong傳chuan播bo;另外是在殼體上加筋,使殼體的剛性增強,這樣即使有震動空氣傳到壁上,也不會產生殼體的微小變形產生震動進而成為共鳴。
5注意的問題
通tong過guo調tiao整zheng頻pin率lv點dian的de方fang式shi實shi現xian減jian震zhen時shi,機ji器qi啟qi停ting的de過guo程cheng會hui出chu現xian瞬shun間jian加jia速su或huo減jian速su,這zhe樣yang激ji勵li頻pin率lv會hui經jing過guo固gu有you頻pin率lv點dian,例li如ru步bu進jin電dian機ji支zhi撐cheng機ji構gou固gu有you頻pin率lv10Hz,步進電機的頻率100Hz,正常工作狀態下,100Hz的激勵頻率肯定不會引起共振,但啟動時,得經曆0Hz—10Hz—100Hz這樣的過程,停機時得經曆100Hz—10Hz—0Hz的過程,所以會出現啟停過程的震動,如果機器設計要求較高,不能不考慮這個影響。
zhendongguilvbiaoming,juyouduozhongzhendong,duozhongzhenxing,bingqiezongshiyizuidideguyoupinlvsuoduiyingdezhenxingweizhu。zaijiyoushuxiangzhendongyouyoufuyangzhendongdeouhezhenxingshi,weibimianchanshengjuliedefuyangzhendong(因人和設備對俯仰振動耐受力更低,破壞性更大),在激勵頻率W、俯仰角振動固有頻率Wn1.和豎向振動固有頻率Wn2之間,使W>Wn1>Wn2成立,實踐證明有利於係統動態特性。
shebeidedanxingzhichengnengshixianzhendonggeli,danbuzhibudang,zeyiyinqiouhezhendong。dangdanxingzhichengduichengbuzhiyushebeidesigejiaochu,dangzhixinchuyushoudaoshuxiangganraolizuoyongshi,shebeizhizuoshuxiangfangxiangzhendong,bingbuhuiyinjinqitaxingshidezhendong,dangganraolidaxiaoweizhibubian,danxingzhichenggedingdianyuzhixinjihuzaitongyipingmian,danshiyousigedanxingzhichengyanzongxiangbuzhibuduichengshi,shebeihuibansuishuxiangzuoshang、下xia振zhen動dong的de同tong時shi,還hai作zuo沿yan質zhi心xin橫heng軸zhou的de俯fu仰yang振zhen動dong。這zhe種zhong多duo個ge方fang向xiang同tong時shi發fa生sheng的de振zhen動dong稱cheng為wei耦ou合he振zhen動dong。如ru果guo在zai沿yan橫heng軸zhou方fang向xiang的de支zhi承cheng布bu置zhi也ye不bu對dui稱cheng,那na麼me就jiu會hui引yin起qi共gong振zhen型xing同tong時shi出chu現xian的de耦ou合he振zhen動dong。多duo一yi種zhong振zhen型xing,就jiu多duo一yi個ge固gu有you頻pin率lv,也ye就jiu多duo了le一yi次ci引yin起qi共gong振zhen的de機ji會hui。這zhe對dui設she備bei的de正zheng常chang運yun轉zhuan不bu利li,也ye使shi彈dan性xing支zhi承cheng裝zhuang置zhi的de設she計ji和he使shi用yong帶dai來lai很hen多duo的de困kun難nan。
激勵頻率的產生一是來自自身,一是來自外界。自身的激勵頻率在多數工況下,要麼是工作任務要求所確定的(如在某一確定的轉速下工作),要麼是隨機的無法控製的(如自行式設備由地麵不平引起的激振)。由於旋轉的不平衡會使旋轉機械形成故障,例如風機轉子,煙氣粉塵粘在葉片上引起風機的不平衡運轉,在工藝上過濾粉塵、烘幹等措施都可以削減振動。
以yi上shang是shi震zhen動dong和he噪zao聲sheng的de常chang見jian問wen題ti和he解jie決jue思si路lu,再zai有you高gao深shen的de我wo也ye搞gao不bu懂dong了le,就jiu得de找zhao振zhen動dong測ce試shi儀yi實shi地di測ce一yi下xia,確que認ren頻pin率lv和he振zhen幅fu,順shun藤teng摸mo瓜gua,逐zhu步bu往wang外wai延yan伸shen測ce量liang,跟gen蹤zong到dao振zhen動dong源yuan,然ran後hou再zai分fen析xi找zhao到dao在zai哪na個ge環huan節jie解jie決jue問wen題ti的de簡jian便bian而er經jing濟ji的de辦ban法fa。
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