第九章 隔振与阻尼
武理工噪声控制工程讲义09阻尼与隔振技术
1939 阻尼与隔振技术~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~丝本章提要振动控制和噪声控制相似，也从振源、振动传播途径和振动影响 地点三个环节治理。
本章讨论的隔振技术，不涉及对振动源本身机 械元件振动的抑制，只讨论在振动固体传声过程中隔振和阻尼的措 施。
本章主要介绍阻尼与隔振的基本概念、基本原理、基本方法，常 用隔振或减振器的应用。
简介隔振设计与隔振器选择时，降低振动 系统固有频率的计算和阻尼应用。
9. 1 隔 振物体振动时，除辐射空气声外，还不断将振动传递给基础。
人体感觉的振动频率分为 3 段：低频段为 30Hz 以上；中频段为 30 ~ 100Hz ；高频段为 100Hz 以 上。
人体对振动的感觉不仅与振动频率有关，还与振幅有关，它们的关系如图 9. 1 所示。
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 6Hz 左右，内腔在 8Hz 左右，头部在 250Hz 左右，神经中枢在 250Hz 左右。
低于 2Hz 的振动非常危险。
振动控制与噪声控制不同之处是采用阻尼、隔振、 吸振等措施减轻低频振动并阻止其传播，保护人及灵敏仪器设备免受振动影响。
9. 1. 1 隔振的基本概念隔振是通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。
通常把物体沿直线或~~~~~~~~~~~~丝~~~~~~~~~~~~丝194 图9. 1 人对振动的感觉与振动频率、振幅的关系弧线相对于基准平衡位置所做的往复运动称振动。
振动是一种周期性的往复运动，任何机械都会产生振动，机械振动的原因主要是旋转或往复运动部件的不平衡、磁力不平衡和部件的互相碰撞。
振动能量常以两种方式向外传播产生噪声：一部分由振动机器直接向空气辐射，称空气声；一部分振动能量通过承载机器的基础，向地层或建筑物结构传递，如图9. 2 所示。
在固体表面，振动以弯曲波的形式传播，能激发建筑物的地板、墙面、门窗等结构振动，再向空中辐射噪声，这种通过固体传导的声称为固体声。
《阻尼和振动公式》课件
线性阻尼的数学模型通常表示为： y''(t) + 2*zeta*omega*y'(t) +
omega^2*y(t) = 0，其中 y(t) 是振动 位移，zeta 是阻尼比，omega 是无阻
尼自然频率。
该模型描述了阻尼振动的基本特征，即 线性阻尼适用于描述大多数物理系统的
振幅随时间衰减的现象。
阻尼行为。
故障诊断与预测
通过监测机械设备的振动数据，结合振动公式，可以对设备故障进 行诊断和预测，及时发现潜在问题，提高设备维护效率。
在航空航天中的应用
1 2 3
飞行器稳定性分析
航空航天领域的飞行器在飞行过程中会受到各种 气动力的作用，振动公式的应用可以帮助分析飞 行器的稳定性。
结构强度与疲劳寿命评估
航空航天器的结构和零部件在长期使用过程中会 受到疲劳损伤，振动公式的应用可以评估结构的 强度和疲劳寿命。
受迫振动
当物体受到周期性外力作用时， 会产生受迫振动。受迫振动公式 的推导基于牛顿第二定律和周期
性外力模型。
多自由度系统的振动公式推导
多自由度系统
当一个物体有多个自由度时，其运动可以用多个振动公式 的组合来表示。多自由度系统的振动公式推导基于牛顿第 二定律和多自由度系统模型。
耦合振动
当多个自由度之间存在耦合作用时，其振动规律更为复杂 。耦合振动公式的推导需要考虑各自由度之间的相互作用 。
实验步骤与操作
步骤一
准备实验器材，包括振动平台、 阻尼器、测量仪器等。
步骤三
启动振动平台，记录物体在不同 阻尼条件下的振动情况。
步骤二
将待测物体放置在振动平台上， 调整阻尼器以模拟不同阻尼情况 。
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两种材质的阻抗比越大、界面间的距离越大、 固体声的频率越高，隔断的效果越明显。
10.2 隔振原理
10.2.1 主动隔振：设备-基础
力传递率Tf：通过隔振装置传递到 基础上力Ff的幅值Ff0与作用在质量 m上激励力的幅值F0之比。
2.安装隔振器 固体声的频率越高，隔断的效果越明显。
f远高于f0时，增大设备基础质量，减小系统的振动； 动力吸振器：在振动构件的适当部位加装共振系统，吸收或抑制构件振动能量。 2 振动隔离（增加振动传递损失） 丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚硫橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、环氧树脂（）
10.1.3 结构声的隔离
Chapter 10 隔振与阻尼减振
10.1 振动控制的基本途径 10.2 隔振原理 10.3 隔振元件 10.4 隔振设计 10.5 阻尼减振
在振动的传递路径 上采取措施减少振 动的传递
采取相应的措施使 振源受到抑制
10.1 振动控制的基本途径
10.1.1 振源控制 10.1.2 振动隔离 10.1.3 结构声的隔离
10. 3 隔振元件
橡胶隔振垫
10. 3 隔振元件
空 气 弹 簧
10. 3 隔振元件
柔性接管:材质有橡胶、金属、丝网、帆布和塑料等。
10. 4 隔振设计-金属弹簧隔振器
某风机重量4600N，转速1000r/min，由重量为 1300N的电机拖动（不计电机的激励力）。电 机与风机安装在重量为1000N的台座上，采用 钢螺旋弹簧隔振器4点支撑。要求隔振效率为 90%，试设计钢螺旋弹簧隔振器的相关参数。
2 两种材质的阻抗比越大、界面间的距离越大、 2E f 位 固移体传声递 的率 频T率：越通高过，隔隔振断装的置效传果递越到明机显器。上的振动位移幅p值mya0x与系统基础受到0外来振动影响产生的位移幅值yf0之比。
阻尼和振动专题教育课件
22Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害 [ ]
A．6m/s
B．12m/s
C．24m/s
共振时旳振幅较大但为有限值。
3．铁轨上每根钢轨长12m，若支持车厢旳弹簧固有频率是2Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害 [ ] A．6m/s B．12m/s C．24m/s D．48m/s
单自由度体系有阻尼振动
1．两个弹簧振子，甲旳固有频率是100Hz，乙旳固有频率 是400Hz，若它们均在频率是300Hz旳驱动力作用下做受迫振动， 则[ ]
A．甲旳振幅较大，振动频率是100Hz B．乙旳振幅较大，振动频率是300Hz C．甲旳振幅较大，振动频率是300Hz D．乙旳振幅较大，振动频率是400Hz
2．铁轨上每根钢轨长12m，若支持车厢旳弹簧固有频率是
2Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害 [ CD ]
A．6m/s
B．12m/s
3）土体内摩擦、支座上旳摩擦、结点上旳摩擦和空气阻尼等等。
单自由度体系有阻尼振动
Ck
FS (t) ky(t) FI (t) my(t) FD (t) cy
. FD (t) . FS(t) y
m
m P(t)
平衡方程: my cy ky P(t)
P(t)
P(t)
FI(t)
单自由度体系有阻尼振动
个周期后1旳l侧n 移yAk 1=0.41cmln。0求.5构0造.0旳33阻5尼比ξ和阻尼系数c。
2 yk1 2 0.4
2 2 4.189s1
隔振技术与阻尼减震振PPT课件
A计权的频率响应与人耳对宽频 带的声音的灵敏度相当，成为最
广泛的评价参量
等效连续A声级（等能量A计权声
等效于在相同的时间间隔T内与不稳 量相等的连续稳定噪声的A声级
Leq
10lg
1
t2 -
t1
t2 t1
p
2 A
(t
)
p0 2
dt
Leq
10lg
t
2
1 -
t1
t2 t1
10
0.1L
（3）机动车辆噪声测量 车内噪声、车外噪声、定置噪声
在测试中心周围25m半径范围内不应有大的反 射物，测试跑道应有20m以上平直、干燥的沥 青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％
始端线
传声器
终端线
7.5m
0
7.5m
10m
10m
传声器
讨论传振系数T与ξ的关系：
（1）当f/f0＜21/2时，即图中AB和BC段，也就 是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，ξ 越大，则T值越小，表明增大阻尼对控制振动有 好处； （2）当f/f0＞21/2时，即图中CD段，也时设计隔 振装置经常考虑的范围， ξ越小，则T值越小，表 明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。
（3）当f/f0＞21/2时，即干扰力频率大于隔振系统的 固有频率的21/2 倍，即CD段的T小于1，隔振 系统才真正起隔振作用。
当考虑体系有阻尼情况时，即在体系中安装阻 尼器，如橡皮垫等，则体系的传振系数为：
T
1 4 2 f f0 2
1 f f0 2 2 4 2 f f0 2
其中：ξ＝δ/δ0，即系统阻尼系数与临界阻尼系数 之比,临界阻尼系数δ0＝4πmf0
接受者
隔振技术与阻尼减振32页PPT
隔振技术与阻尼减振
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
8.阻尼与隔振
9.隔振技术与阻尼减振课程教学基本要求：了解振动的传播及危害，振动控制的基本方法，理解隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，具备隔振设计及应用的能力。
课程内容：振动的传播及危害，振动控制的基本方法，隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，隔振设计及应用，阻尼减振原理，阻尼材料，阻尼减振结构。
振动的危害及其控制的基本方法。
环境振动，机械振动，隔振的力传递率，隔振效率。
固体声隔绝，隔振技术，阻尼减振。
9.1振动概述一、振动的来源振动是自然界中普遍存在的现象，其来源可分为自然振源和人工振源两大类：自然振源如地震、海浪和风等；人工振源如运转的各种动力设备、运行的交通工具、电声系统中的扬声器、人工爆破等。
凡是运转的机器设备,如锻压冲压机械、电机、风机、空压机、内然机等等,由于机械部件之间力的传递,总是产生一定的振动。
这些振动的能量一部分由振动的机器直接向空中辐射,称之为空气声,另一部分能量则通过承载机器的基础向地层或建筑物结构传递,这种通过固体传导的声叫做固体声。
振源的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声音(称“空气声”)外，还通过与其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”。
固体声在传播的过程中又会通过固体表面的振动向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。
固体声的隔绝与空气声隔绝在技术上是完全不同的。
二、振动的影响及危害振动不仅能激发噪声,而且还能通过固体直接作用于人体,振动也是危害身体健康,降低工作效率,影响居民生活的环境物理因素。
同时,振动会影响精密仪器正常工作,强烈的振动有损于机器结构和建筑物结构。
振动特别是l一100Hz的低频振动，直接对人有影响，长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，振动产生的噪声会干扰人的生活、学习和工作；振动也会影响设备特别是精密仪器的正常工作，有时甚至破坏设备和建筑结构。
在振动环境中劳动和工作的人不但身心健康受到损害，而且由于振动使他们的视觉受到干扰，手的动作受妨碍和精力难以集中，造成操作速度下降、生产效率降低，并且可能出现质量事故。
8.阻尼与隔振
9.隔振技术与阻尼减振课程教学基本要求：了解振动的传播及危害，振动控制的基本方法，理解隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，具备隔振设计及应用的能力。
课程内容：振动的传播及危害，振动控制的基本方法，隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，隔振设计及应用，阻尼减振原理，阻尼材料，阻尼减振结构。
振动的危害及其控制的基本方法。
环境振动，机械振动，隔振的力传递率，隔振效率。
固体声隔绝，隔振技术，阻尼减振。
9.1振动概述一、振动的来源振动是自然界中普遍存在的现象，其来源可分为自然振源和人工振源两大类：自然振源如地震、海浪和风等；人工振源如运转的各种动力设备、运行的交通工具、电声系统中的扬声器、人工爆破等。
凡是运转的机器设备,如锻压冲压机械、电机、风机、空压机、内然机等等,由于机械部件之间力的传递,总是产生一定的振动。
这些振动的能量一部分由振动的机器直接向空中辐射,称之为空气声,另一部分能量则通过承载机器的基础向地层或建筑物结构传递,这种通过固体传导的声叫做固体声。
振源的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声音(称“空气声”)外，还通过与其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”。
固体声在传播的过程中又会通过固体表面的振动向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。
固体声的隔绝与空气声隔绝在技术上是完全不同的。
二、振动的影响及危害振动不仅能激发噪声,而且还能通过固体直接作用于人体,振动也是危害身体健康,降低工作效率,影响居民生活的环境物理因素。
同时,振动会影响精密仪器正常工作,强烈的振动有损于机器结构和建筑物结构。
振动特别是l一100Hz的低频振动，直接对人有影响，长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，振动产生的噪声会干扰人的生活、学习和工作；振动也会影响设备特别是精密仪器的正常工作，有时甚至破坏设备和建筑结构。
在振动环境中劳动和工作的人不但身心健康受到损害，而且由于振动使他们的视觉受到干扰，手的动作受妨碍和精力难以集中，造成操作速度下降、生产效率降低，并且可能出现质量事故。
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学习指南
本章主要介绍阻尼与隔振的基本概念、 基本原理、基本方法，常用隔振或减 振器的应用。简介隔振设计与隔振器
选择时，降低振动系统固有频率的计
算和阻尼应用。
第一节 振动的危害与评价
9.1.1 振动的危害与特性 1、振动的危害
⑴直接危害和影响作业人员
⑵干扰和影响居民生活、休息和学习。 ⑶造成建筑物及仪器设备的损害
特殊住宅区
居民、文教区
65
706567混合区、商业中心区工业集中区 交通干线道路两侧
75
75 75
72
72 72
铁路干线两侧
80
80
环境振动标准说明项
⑴适用于连续发生的稳态振级、冲击振动和无理振
动。对于每日发生几次的冲击振动，其最大值昼间
不允许超过的标准值10dB，夜间不超过3dB。
⑵“特殊住宅区”是指特别需要安宁的住宅区。
测量方法
⑷测量方法 ①振动传感器轴线垂直地面，距居民住宅 外墙0.4m。 ②仪器“功能选择”开关置“快”，“频 率计权”开关置“垂直” ③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Z振级。
⑸ 测量结果
表9-2 测量结果表
序号 客/货/机车 1 2 3 4 5 6 7 货 货 货 货 客 货 机 机 客 货 上/下行 上行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 上行 下行 VLz 70.0 74.8 69.7 70.5 67.9 67.6 69.6 67.2 65.0 73.6 序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 客/货/机车 货 客 机 机 货 客 货 客 机 客 上/下行 上行 下行 下行 上行 下行 上行 下行 下行 下行 下行 VLz 72.5 67.8 74.4 65.6 72.7 65.2 70.6 66.9 64.2 65.4
测量结果与评价
⑹测量结果各测点的VLZ10值如下： 表9-3 测量结果表 A B C D E F
测点编号 VLz
60.0 58.0 56. 1
61.6 58.6 63. 8
⑺结果评价：九莲小区六个测点的垂直Z振级 均低于GB10070-88“居民文教区”昼间 70dB、夜间67dB的标准值。
2、振动的特性
2、振动的特性
人体感觉的振动频率分为 3 段：低频段为 30Hz
以上；中频段为30～100Hz；高频段为100Hz
以上。人体对振动的感觉还与振幅有关。
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 6Hz 左右，内腔在
8Hz 左右，头部在 250Hz 左右，神经中枢在
⑻“铁路干线两侧”是指距每日车流量不少于20 列的铁道外轨30m外两侧的住宅区。
环境振动测量
3、环境振动测量实例
实例一 铁路振动监测
⑴测点位置：杭州凯旋路景芳村居民住宅，距沪 杭铁路线外轨30m。
⑵测量日期：1990年11月5日。 ⑶地面状况：混凝土地面，坚实、平坦，测点至
铁路间有1.6m宽的水泥路面连接。
④累计百分振级VLZN
常用的百分振级为VLZ10、VLZ50、VLZ90，分别
表示有10%时间的Z振级超过VLZ10，有50%时
间的 Z 振级超过 VL Z50 ，有 90% 时间的 Z 振级超
过VLZ90。
2、环境振动的标准
表9-1 城市区域环境振动标准值（dB）
适用地带范围 昼间 夜间
计权加速度级
②频率计权加速度级（计权振级或振级）计算：
aw VL 20 lg ( dB) a0
式中： aw—频率计权加速度有效值，m/s2；
a0—是参考加速度，m/s2，a0=10-6m/s2。
等效连续振级与累计振级
③等效连续振级计算：
VLweq
2 aw t 1 T 1 T 0.1VLw 10 lg dt 10 lg 10 dt 2 T 0 a0 T 0
8
9 10
⑹评价量及评价结果
VLz
i 1
20
VLzi 20 69.1dB
测量结果评价量低于 GB1007088“铁路干线侧”80dB标准值。
环境振动测量
实例二 居民住宅区环境振动监测 ⑴测量范围：杭州市西湖区九莲小区 ⑵测量时间：1990年11月2日
⑶测点设备：在九莲小区东，西、南、北，中各
第二节 隔振
9.2.1 隔振的基本概念
1、隔振概念 通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。 2、振动传播形式 ⑴空气声 振动能量由振源直接向空气辐射的部分。
⑶“居民、文教区”是指纯居民区文教、机关区。
⑷“混合区”是指一般商业与居民混合区；工业、
商业、少量交通与居民混合区。
环境振动标准说明项
⑸“商业中心区”是指商业集中的繁华地区。 ⑹“工业集中区”是指在一个城市或区域内规划 明确确定的工业区。
⑺“交通干线道路两侧”是指车流量每小时 100 辆以上的道路两侧。
方位设置测点六个，测点位置及编号详见下图。
⑷地面状况：混凝土地面，坚实，平坦。
⑸测量方法
①振动传感器轴线垂向地面，距居民楼外 墙壁0.5m以内。 ②仪器连接：感动传感器环境振动分析仪 主机微型打印机。 ③仪器“功能选择”开关置“快”、“频 率计权”开关置“垂直”。 ④采样间隔2秒，采样时间20分钟。
250Hz左右。低于2Hz的振动非常危险。
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
9.1.2 振动的评价量与标准
1、振动的评价量
⑴振动的位移
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，可觉察的位移只发生在低频。
⑵振动的速度
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。
振动的加速度
⑶振动的加速度
从劳保和环保的角度出发，一般采用加速度，因
为振动对人的影响实际上是振动能量转换的结果。
①计权加速度计算：
式中： k i — 1/3 倍频程频谱中第 i 频段相应的频率
计权因数； a i — 1/3 倍频程频谱中第 i 频段实测的 加速度有效值，m/s2。