振动污染与控制

2、环境振动标准 国际标准化组织推荐使用 ISO/DIS2631-
城市区域环境振动标准 （GB10070-88） 城市区域环境振动测定方法 （GB10071-88） 人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则 （GB/T13442-92）
城市区域环境振动标准值 （GB10070-88）
请参阅新标准：环境振动标准
（GB10070-）
第三节 振动基础
一 振动基本物理量 二 简谐振动系统
一 振动基本物理量
质点位移、速度和加速度：
x x0 sin t dx x 0 cos t dt 2 d x 2 x0 sin t 2 dt
正弦波：
a A sin(t kx0 )
二 简谐振动系统
(c) System supported by isolation springs and viscous damper on rigid foundation
Xm

F ( K M ) (C )
2 2 2 1/ 2
F/K 1 M C 2 K K
阻尼比的三种情况 (a)欠阻尼 0 1
(b)过阻尼
(c)临界阻尼
1 1
x
b
o c
t
a
（二）受迫振动
1、无阻尼受迫振动 2、有阻尼受迫振动
F sint
F sint
F sint
F sint
F sint
1、无阻尼受迫振动
2、有阻尼受迫振动
M x M2 K K2 x
M1
（一）自由振动 （二）受迫振动
（一）自由振动
1、无阻尼自由振动 2、有阻尼自由振动
阻尼： 能量随时间或距离的耗散。是指任何振动系统 在振动中，由于外界作用和/或系统本身固有的原因引 起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化 表征。
1、无阻尼自由振动
无外力作用的振动称为自由振动。 无阻尼情况下称为无阻尼自由振动
Fsinωt = shaking force M = supported machine mass X = displacement of supported mass K = spring constant of resilient support C = viscous damping coefficient
K
F sint
M
M x x
K2 CX K2 MX KX F sin t (b) System supported by isolation springs on resilient foundation
K
C
System supported by isolation springs on rigid foundation
x
x0 1
2
e 0t sin( 1 2 0 t )
x A
O
阻尼振动位移时间曲线
c / cc
cc 2 mk 2m0
T
A
( 0)
t
ζ 阻尼比
Cc临界阻尼
临界阻尼

任何一个振动系统，当阻尼增加到一定程度时， 物体的运动是非周期性的，物体振动连一次都 不能完成，只是慢慢地回到平衡位置就停止了。 当阻力使振动物体刚能不作周期性振动而又能 最快地回到平衡位置的情况，称为“临界阻 尼” 。
1 无阻尼受迫振动
F sint
KX F sin t MX
方程稳态解 :
M x
F x(t ) sin t 2 K M
K
(a) System supported by isolation springs on rigid foundation
F x(t ) sin t 2 K M
F/K sin t 2 1 (M / K )
F/K sin t 2 1 ( / n )
振动传递率是表征隔振效果的物理量，该值越小， 通过隔振器传递地振动越小，隔振效果越好:
KX M 1 TR 2 F 1 ( / n )
振动传递率可以用力表示，可以用位移表示（振 幅）。 对于自由振动和受迫振动传递率是一样的。
我国曾经取1X10-5 m/s2
2)振动级
a' e L 20lg aref
' a
a
' e
修正的加速度有效值，m/s2. 根据下式计算：
a
' e
a
cf 2 fe
10
a fe
cf
修正值，m/s2. 根据下表确定
a fe
频率为f的加速度有效值，m/s2.
垂直振动与水平振动修正值
中心频率 Hz 垂直方向 dB 水平方向dB

人体不同部位感受不同，对2-12Hz较敏感
头颈 眼球 胸腔 下腹 脊柱 手臂下垂 手
人体部位
敏感频率Hz
25
30-80
3-6
3-6
10-12
16-30
30-40
人体对振动加速度感觉：
感觉
刚刚感觉到
不愉快
不可容忍
加速度 g=9.8m/s2
0.003g
0.05g
0.5g
随着振动加速度的增大，会造成内脏、血液位移。如持续时间在0.1s 之内，人体直立向上能忍受的加速度为16g，向下运动为10g，横向运 动为40g。超过这些指标，便会造成皮肉青肿、骨折、器官破裂和脑 振荡等。
M1 x K1 M2 K2 K2 K1 K
M x x
M x
K
C K K2
C
ported System supported (b) System supported System supported System supported System supported (a) (c) (c) (b) springsby isolation springs by isolation springsby isolation springs by isolation springsby isolation springs ndation on rigid foundation on resilient foundationresilient foundation viscous damperand viscous damper and on on rigid foundation on rigid foundation
振动污染与控制
第一节 概述
一 振动与振动污染 二 振动源 三 振动危害
一 振动与振动污染
（一）振动 任何物理量，围绕一定的平衡值作周期变化， 称为该物理量的振动。 或者物体处于周期性往复运动的状态。
（二）振动污染
振动超过一定界限，从而对人体健康产生不利 影响。 对机器，设备，仪表也是会产生损害。 同噪声一样，对人来说，主观性较强。
(2) 利用支承台架质量的减振措施

ω /ω 0>1 m越大，自由振幅率随ω /ω 0增大而减少； ω /ω 0<1 m越大，自由振幅率随ω /ω 0减小而减少；
例：质量为70kg的机械转速为600rpm，每转一圈在 垂直方向产生60N的激振力。该机械固定在水泥上， 欲通过架台下的弹性支撑传递1/3的激振力，在无 阻尼情况下试求 (1) 系统的固有频率； (2) 将机械的许可位移控制在0.2mm的水泥台质 量； (3) 水泥台下敷设的弹性材料的总劲度系数。

Transmissibility, TR
c cc
2.0 0.375 0.5 1.0 1.0
0
1.0
22.03.0 Nhomakorabea4.05.0
Frequency ration, /n
Force transmissibility of a spring-mass-damper system
第四节 振动控制技术
第二节 振动评价与标准

一 振动的评价 二 振动评价标准
一 振动的评价
（一）振动评价指标 1、位移、速度和加速度
x x0 sin t
dx x 0 cos t dt 2 d x 2 x0 sin t 2 dt

震动量的换算，图3-20
2、振动级
1）振动加速度级
ae La 20lg aref ae 加速度有效值，m/s2 a ref 加速度参考值，m/s2
积极隔振与消极隔振
积极隔振:目的在于隔离或减小机械设备本身振 动通过基础向环境的传递，隔振对象为设备本 身。 消极隔振：防止周围的环境振动通过支座、基础 传到需要保护的机器，仪表，设备等。
三 振动危害
同噪声振动危害，主要包括： 振动对生理的影响、振动对心理的影响、 对工作的影响、对构筑物的影响。
振动控制的环节 ������ (1) 确定振源特征与振动特征������ (2) 确定振动控制水平 ������ (3) 确定振动控制方法 ������ (4) 进行分析和设计 ������ (5) 实现振动控制
主要内容
一 振动源控制 二 机械振动控制 三 弹性减振 四 阻尼减振 五 冲击减振 六 传播途径的减振对策 七 振动衰减
TR
KX M 1 1/ 2 F 2 2 2 1 2 C n Cc n
注意：对于有阻尼自由振动和有阻尼受迫振动传递率规律是一样的。
0.05 3.0 0.10 0.15 0.25
kx ma
d2 x m 2 kx 0 dt
当t=0,x=x0 时，解为：
x x0 cos0 t
0 k m
0 2f 0
2、有阻尼自由振动
现象：振幅随时间减小 原因：阻尼C 动力学分析： 阻尼力 Fr Cv