CN102979995A - 减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法 - Google Patents

减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法 Download PDF

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支李峰
童宗鹏
张栋
殷长春
沈建平
姚辉
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Abstract

本发明涉及一种减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，属于机械隔振技术领域。将设备机脚结构等效为一个悬臂梁结构，设备机脚阻抗最小的频段为设备机脚第一阶模态频率附近的频段；在设备机脚悬臂的上部或下部增加质量块，增加设备机脚悬臂部分的质量，从而降低设备机脚的第一阶模态频率f，使设备机脚阻抗Z机脚最终减小。本发明能够减少设备机脚低频振动传递给隔振器以至基座的振动，从而减小基座的振动，提高绝对的隔振效果。

Description

减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法
技术领域
本发明涉及减小设备机脚阻抗设计方法，具体涉及一种减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，属于隔振技术领域。
背景技术
机械阻抗为振动理论中线性定常系统的频域动态特性参量，经典定义为简谐激振力与简谐运动响应两者的复数式之比。系统受激振动后的响应只与系统本身的动态特性和激振的性质有关，所以可用机械阻抗综合描述系统的动态特性。隔振系统是用弹性支撑等专门装置将工程结构与振源隔离，以减少振动影响的系统。
目前对隔振系统的设计主要关心基座阻抗、隔振器阻抗，对于设备机脚的阻抗关心较少，即使关心设备机脚的阻抗，其目的也仅用于隔振效果的计算、分析。
对于回转往复式机械设备振动的能量主要集中在低频段的阶次激励，低频段的相对隔振效果也是最薄弱的环节。其中阶次为信号频率对应旋转机械转动频率的倍频，。现阶段还没有通过专门改变设备机脚的阻抗来减小基座的振动，提高绝对隔振效果的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，本设计方法能够减少设备机脚低频振动传递给隔振器以至基座的能量，从而减小基座的振动，提高绝对的隔振效果。
减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，其设计步骤如下：
第一步：由于设备机脚由水平的悬臂部分和竖直的支撑部分构成，将设备机脚的悬臂部分等效为悬臂梁结构，根据公式
Figure BDA00002500763400021
其中k为设备机脚悬臂部分的弯曲刚度，m为设备机脚悬臂部分的质量，因此设备机脚的模态频率f由设备机脚悬臂部分的弯曲刚度k和设备机脚悬臂部分的质量m决定；
第二步：在设备机脚悬臂的上部或下部增加质量块，增加设备机脚悬臂部分的质量，从而降低设备机脚的第一阶模态频率f，使设备机脚阻抗Z机脚最终减小。
设计原理：设备机脚都为钢结构，因此设备机脚的阻抗要远大于橡胶隔振器的输入阻抗，即Z机脚>>Z隔振器，所以设备机脚的振动相对于隔振器为位移激励源；由于设备机脚为振源，因此有F＝Z机脚·v，F为振源力，由于设备机脚的振源可近似为位移振源，因此v为恒定振源，不受隔振器阻抗的影响，因此F的大小由设备机脚阻抗Z机脚确定；根据功率流p＝F·v，功率流p越小，向隔振器传递的振动能量就越小，由于v是恒定振源，因此需要减小振源力F来减小功率流p，由于振源力F的大小由设备机脚阻抗Z机脚确定，因此需要相对减小Z机脚即可减小功率流的传递。
设备机脚阻抗最小的频段为设备机脚第一阶模态频率附近的频段，为了减小设备机脚向下传递的功率流，需将设备机脚第一阶模态频率降低。
有益效果：本发明在不改变原有隔振系统结构的情况下，仅通过对设备机脚增加质量块来提高基座的绝对隔振效果；本发明可对设备低频阶次激励的绝对隔振效果有一定提高，可实际应用于船舶及飞机中机械动力设备的被动及主动隔振。
附图说明
图1为设备机脚阻抗曲线图；
图2为设备机脚等效的悬臂梁结构；
图3为本发明实际结构示意图。
其中，1-隔振器，2-质量块、3-设备机脚
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，其设计步骤如下：
第一步：由于设备机脚由水平的悬臂部分和竖直的支撑部分构成，将设备机脚的悬臂部分等效为悬臂梁结构，如附图2所示，根据公式
Figure BDA00002500763400031
其中k为设备机脚悬臂部分的弯曲刚度，m为设备机脚悬臂部分的质量，因此设备机脚的模态频率f由设备机脚悬臂部分的弯曲刚度k和设备机脚悬臂部分的质量m决定；
第二步：在设备机脚悬臂的上部或下部增加质量块，增加设备机脚悬臂部分的质量，从而降低设备机脚的第一阶模态频率f，使设备机脚阻抗Z机脚最终减小。
设计原理：设备机脚都为钢结构，因此设备机脚的阻抗要远大于橡胶隔振器的输入阻抗，即Z机脚>>Z隔振器，所以设备机脚的振动相对于隔振器为位移激励源；由于设备机脚为振源，因此有F＝Z机脚·v，F为振源力，由于设备机脚的振源可近似为位移振源，因此v为恒定振源，不受隔振器阻抗的影响，因此F的大小由设备机脚阻抗Z机脚确定；根据功率流p＝F·v，功率流p越小，向隔振器传递的振动能量就越小，由于v是恒定振源，因此需要减小振源力F来减小功率流p，由于振源力F的大小由设备机脚阻抗Z机脚确定，因此需要相对减小Z机脚即可减小功率流的传递。
将设备机脚第一阶模态频率降低，以减小局部频段的设备机脚阻抗Z机脚，如附图3所示，在隔振器1和设备机脚3之间安装质量块2，使第一阶模态频率向小的方向移动，从而减小局部频段的设备机脚阻抗Z机脚，如附图1所示，实现机械动力设备的被动及主动隔振。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.减小隔振系统中设备机脚阻抗的设计方法，其特征在于设计步骤如下：
第一步：由于设备机脚由水平的悬臂部分和竖直的支撑部分构成，将设备机脚的悬臂部分等效为悬臂梁结构，根据公式
Figure FDA00002500763300011
其中k为设备机脚悬臂部分的弯曲刚度，m为设备机脚悬臂部分的质量，因此设备机脚的模态频率f由设备机脚悬臂部分的弯曲刚度k和设备机脚悬臂部分的质量m决定；
第二步：在设备机脚悬臂的上部或下部增加质量块，增加设备机脚悬臂部分的质量，从而降低设备机脚的第一阶模态频率f，使设备机脚阻抗Z机脚最终减小。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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