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关于工程领域的减振技术概述

2017-08-04 13:18:32来源: 作者:xdnet

    工程减振在现代工程中应用十分广泛,很多工程因为没有考虑共振效应而失败,造成经济上的损失和人员上的伤亡。因此,其研究价值不言而喻。

    工业和运输业中广泛采用机器作原动力,机械振动的危害越发严重,减振要求日益迫切。  汽轮机、水轮机和电机等动力机械,汽车、火车、船舶和飞机等交通运输工具,以及工作母机、矿山机械和工程机械等,都沿着高速重载方向发展,其振动也日益强烈。精密机床和精密加工技术的发展中,如果离开严格隔振的平静环境,工作就不正常,无法达到预期的精度目标。材料工业和建筑工业的发展中,广泛采用高强度的建筑材料,建筑高度不断攀升使得建筑受风载激励后振幅达几米之大,难以满足舒适和安全要求,倘不能减振,此类高楼就无法继续发展下去。飞机、导弹、坦克、战车通常在最为恶劣的环境中工作。因此,军工部门对减振环节的要求也日渐增多。尤其是如今的精确打击方向的研究,更需要减振理论。

    工程减振的基本理论主要是应用振动力学、冲击动力学等。最基本的减振系统是由弹簧和阻尼器构成,通常称之为被动减振系统然而,当条件和工作状况不断发生变化时,这种简单的系统已无法适应减振的要求。设计减振系统要解决的主要问题,可归纳为:对系统进行动态分析、恰当地选择系统的动态参数、寻求系统最优的结构参数、研究随机过程非稳态过程、以及非线性过程理论,在减振系统设计上的应用,进行改进等。

     工程中利用强迫振动理论进行消振或减振的方法:

    1)消除振源:尽可能减弱振源,使系统所受激励尽可能地小,以致不出现过度动响应。受控对象的响应是由振源(激励)引起的,外因消除或减弱,响应自然也消除或减弱。如对不平衡的刚性或柔性转子,采用动平衡方法消除或减弱它们在转动时因质量不平衡出现的离心力及力矩;另外,还可采取抵消振动的方法,即由控制引起的振动抵消未加控制时的原有振动。 

    (2)避开共振区:在振源与受控对象之间串联隔振器,可以减小受控对象对振源激励的响应。如飞机座舱内仪表板通过隔振器与机体相连,从而减小机体振动向仪表板的传递;动力机械通过隔振器与基础相连,从而减小机械运转时产生的交变扰力和力矩向基础的传递。按隔振的原理可将隔振分为主动隔振和被动隔振。主动隔振就是通过隔振器或隔振材料的作用将由机器干扰力F(t)作用而产生的振动大部分隔离掉,不使之向外传给周围环境。而被动隔振则是将外来的振动位移A,通过隔振器(钢丝绳隔振器、摩擦阻尼隔振器以及橡胶隔振器等)的作用,消除其大部分,使设置于隔振器上的精密仪器、设备免受周围环境振动的影响。

    3)增大阻尼:采取一定的措施人为地增加系统的阻尼,以最大限度地消耗振源能量,降低系统的振动水平;增加系统的稳定性。在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件,通过消耗能量而使响应减小,如:直升机增加桨叶减摆器的阻尼以防止出现动不稳定现象——地面共振

    4)动力消振器:在受控对象上附加一个动力吸振器,用它产生吸振力以减小受控对象对振源激励的响应。如高层建筑顶部安装的有阻尼动力吸振器。 

    (5)结构修改:通过修改受控对象的动力学特性参数使振动满足预定的要求,这是一种不需附加任何子系统的振动控制方案,目前是非常引人注目的。所谓动力学特性参数是指影响受控对象质量、刚度与阻尼特性的那些参数,如惯性元件的质量、转动惯量及其分布。对实际存在的受控对象来说,这是个结构修改问题,而对处于初始设计阶段的受控对象来说,则是个动态设计问题。

    因此无论是民用工业还是军事工业,其产品性能都与减振技术密切相关。产品性能又决定了企业的利润效益。因此,关于减振的研究永不过时。对于减振,最积极的办法是针对振动的原因对症下药。引起振动的原因有很多,所以,对于不同的振动原因应采取不同的方法。

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