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關(guān)于工程領(lǐng)域的減振技術(shù)概述
2017-08-04 13:18:32來源: 作者:xdnet
工程減振在現(xiàn)代工程中應(yīng)用十分廣泛,很多工程因?yàn)闆]有考慮共振效應(yīng)而失敗,造成經(jīng)濟(jì)上的損失和人員上的傷亡。因此,其研究價(jià)值不言而喻。
工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中廣泛采用機(jī)器作原動(dòng)力,機(jī)械振動(dòng)的危害越發(fā)嚴(yán)重,減振要求日益迫切。 汽輪機(jī)、水輪機(jī)和電機(jī)等動(dòng)力機(jī)械,汽車、火車、船舶和飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具,以及工作母機(jī)、礦山機(jī)械和工程機(jī)械等,都沿著高速重載方向發(fā)展,其振動(dòng)也日益強(qiáng)烈。精密機(jī)床和精密加工技術(shù)的發(fā)展中,如果離開嚴(yán)格隔振的平靜環(huán)境,工作就不正常,無法達(dá)到預(yù)期的精度目標(biāo)。材料工業(yè)和建筑工業(yè)的發(fā)展中,廣泛采用高強(qiáng)度的建筑材料,建筑高度不斷攀升使得建筑受風(fēng)載激勵(lì)后振幅達(dá)幾米之大,難以滿足舒適和安全要求,倘不能減振,此類高樓就無法繼續(xù)發(fā)展下去。飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、戰(zhàn)車通常在最為惡劣的環(huán)境中工作。因此,軍工部門對(duì)減振環(huán)節(jié)的要求也日漸增多。尤其是如今的精確打擊方向的研究,更需要減振理論。
工程減振的基本理論主要是應(yīng)用振動(dòng)力學(xué)、沖擊動(dòng)力學(xué)等。最基本的減振系統(tǒng)是由彈簧和阻尼器構(gòu)成,通常稱之為“被動(dòng)減振系統(tǒng)”。然而,當(dāng)條件和工作狀況不斷發(fā)生變化時(shí),這種簡單的系統(tǒng)已無法適應(yīng)減振的要求。設(shè)計(jì)減振系統(tǒng)要解決的主要問題,可歸納為:對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析、恰當(dāng)?shù)剡x擇系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)、尋求系統(tǒng)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、研究“隨機(jī)過程”、“非穩(wěn)態(tài)過程”、以及“非線性過程”理論,在減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用,進(jìn)行改進(jìn)等。
工程中利用強(qiáng)迫振動(dòng)理論進(jìn)行消振或減振的方法:
(1)消除振源:盡可能減弱振源,使系統(tǒng)所受激勵(lì)盡可能地小,以致不出現(xiàn)過度動(dòng)響應(yīng)。受控對(duì)象的響應(yīng)是由振源(激勵(lì))引起的,外因消除或減弱,響應(yīng)自然也消除或減弱。如對(duì)不平衡的剛性或柔性轉(zhuǎn)子,采用動(dòng)平衡方法消除或減弱它們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因質(zhì)量不平衡出現(xiàn)的離心力及力矩;另外,還可采取抵消振動(dòng)的方法,即由控制引起的振動(dòng)抵消未加控制時(shí)的原有振動(dòng)。
(2)避開共振區(qū):在振源與受控對(duì)象之間串聯(lián)隔振器,可以減小受控對(duì)象對(duì)振源激勵(lì)的響應(yīng)。如飛機(jī)座艙內(nèi)儀表板通過隔振器與機(jī)體相連,從而減小機(jī)體振動(dòng)向儀表板的傳遞;動(dòng)力機(jī)械通過隔振器與基礎(chǔ)相連,從而減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的交變擾力和力矩向基礎(chǔ)的傳遞。按隔振的原理可將隔振分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振。主動(dòng)隔振就是通過隔振器或隔振材料的作用將由機(jī)器干擾力F(t)作用而產(chǎn)生的振動(dòng)大部分隔離掉,不使之向外傳給周圍環(huán)境。而被動(dòng)隔振則是將外來的振動(dòng)位移A,通過隔振器(鋼絲繩隔振器、摩擦阻尼隔振器以及橡膠隔振器等)的作用,消除其大部分,使設(shè)置于隔振器上的精密儀器、設(shè)備免受周圍環(huán)境振動(dòng)的影響。
(3)增大阻尼:采取一定的措施人為地增加系統(tǒng)的阻尼,以最大限度地消耗振源能量,降低系統(tǒng)的振動(dòng)水平;增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在受控對(duì)象上附加阻尼器或阻尼元件,通過消耗能量而使響應(yīng)減小,如:直升機(jī)增加槳葉減擺器的阻尼以防止出現(xiàn)動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象——“地面共振”。
(4)動(dòng)力消振器:在受控對(duì)象上附加一個(gè)動(dòng)力吸振器,用它產(chǎn)生吸振力以減小受控對(duì)象對(duì)振源激勵(lì)的響應(yīng)。如高層建筑頂部安裝的有阻尼動(dòng)力吸振器。
(5)結(jié)構(gòu)修改:通過修改受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)使振動(dòng)滿足預(yù)定的要求,這是一種不需附加任何子系統(tǒng)的振動(dòng)控制方案,目前是非常引人注目的。所謂動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)是指影響受控對(duì)象質(zhì)量、剛度與阻尼特性的那些參數(shù),如慣性元件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其分布。對(duì)實(shí)際存在的受控對(duì)象來說,這是個(gè)結(jié)構(gòu)修改問題,而對(duì)處于初始設(shè)計(jì)階段的受控對(duì)象來說,則是個(gè)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)問題。
因此無論是民用工業(yè)還是軍事工業(yè),其產(chǎn)品性能都與減振技術(shù)密切相關(guān)。產(chǎn)品性能又決定了企業(yè)的利潤效益。因此,關(guān)于減振的研究永不過時(shí)。對(duì)于減振,最積極的辦法是針對(duì)振動(dòng)的原因?qū)ΠY下藥。引起振動(dòng)的原因有很多,所以,對(duì)于不同的振動(dòng)原因應(yīng)采取不同的方法。
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