刚度对隔振效果的影响

收稿日期 :2004203202 作者简介 :张 　猛 ,男 ,助工 ,主要从事 :潜艇监造。 刚度对隔振效果的影响 张 　猛1 ,胡毅钧1 ,钱 　江2 ,张森森3 (1. 海军装备部驻沈阳地区军代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 局 ;2. 海军装备部 ;3. 海军装备部驻 431 厂军代表室 ,湖北武汉 430050) 摘 　要 :工程中用弹性元件进行振动隔离以减少振动对各种机械设备影响时 ,刚度是需要考虑的一个重要参 数 ,选择合适的刚度值对于有效降低振动幅值具有重要的意义。本文针对刚度值对于传递率的影响进行了 分析 ,为隔振设计提供参考。 关键词 :隔振 ;刚度 ;传递率 . 中图分类号 :TG113. 25 　　　　　文献标识码 :A 　　　　　文章编号 :167128100 (2004) 0220025202 　　在工程上 ,机械设备的振动是一种普遍存在 而日益受到人们关注的现象。这些振动将引起远 大于静态工作负荷的较大幅值的变形和应力 ,这 对于机械设备是十分危险的。为了消除这种危 险 ,一个有效的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 就是在振源和振动体之间插 入弹性元件来进行振动隔离。但是在进行隔振设 计时 ,必须设计适当的隔振装置参数 ,否则隔振系 统非但不能起到隔振作用 ,反而会放大激励。以 前的研究 ,都是从系统的幅频特性 ,即激励频率和 固有频率的频率比与振动传递率之间的关系出 发 ,讨论系统固有频率对隔振效果的影响 ,本文将 主要讨论刚度值与振动传递率的关系以及刚度对 于隔振效果的影响。 1 　刚度对隔振效果的影响 为了简化 ,这里仅对受到谐波激励的单自由 度线性系统进行讨论。 假设图 1 所示的减振系统在谐波激励力F(t) 作用下发生强迫振动。 图 1 　单自由度线性振动系统 　　根据运动微分方程[1 ] ,有 m¨x ( t) + cÛx ( t) + kx ( t) = F( t) Fcosωt = kAcosωt (1) 设解为 : x = X cos (ωt - φ) (2) 代入微分方程 (1) ,得到 : X ( - mω2 cosφ + cωsinφ + kcosφ) cosωt + X ( - mω2 sinφ - cωcosφ + ksinφ) sinωt = kAcosωt (3) 上式对于任意时刻t 都成立 ,即可得 : X [ ( - mω2 + k) cosφ + cωsinφ ] = kA (4) ( - mω2 + k) sinφ - cωcosφ = 0 (5) 联立两式 ,解得振动传递率 X A = 1 (1 - mω 2 k ) 2 + ( cωk ) 2 (6) 令 T = XA ,即 T = 1 (1 - mω 2 k ) 2 + ( cωk ) 2 (7) 假设系统中m 、c ,激励的频率ω均已知为常 量 ,式 (7)对 k 求导 ,得到 dT dk = - 1 2 [ ( 1 - mω2 k ) 2 + ( cωk ) 2 ] - 3 2 × k 3 2ω3 × 1 mk - m2ω2 - c2 (8) 因为[ (1 - mω 2 k ) 2 + ( cωk ) 2 ] - 3 2 > 0、k 3 2ω3 > 0 , 52 武汉船舶职业技术学院学报 2004 年第 2 期 　　　　　　　　Journal of Wuhan Institute of Shipbuilding Technology　　　　　　　　2004 年 6 月 故 (1) 当 k > m 2ω2 + c2 m 时 , dTdk < 0 ,即传递率随刚 度的增加而降低 ,当 k →∞时 , T →1。 　(2)当 0 < k < m 2ω2 + c2 m 时 , dTdk > 0 ,传递率随刚 度的增加而增大 , k →0 时 , T →0 ;其中 ,只有当 0 < k < m 2ω2 + c2 2 m 时 , T < 1 ,此时隔振器才具有隔 振效果。 　(3)当 mk - m2ω2 - c2 = 0 ,即 k = m 2ω2 + c2 m (9) 时 , dTdk →∞,此处有一个间断点 ,此时 ,振动传递 率达到最大值 ,即隔振效果最差。将式 (9)代入式 (7)得到 Tmax = m 2ω2 + c2 c (10) 2 　应用实例 设图 1 所示系统中 m = 10 n·s2Πm , 　c = 10 n ·sΠcm ,激励频率范围为 50 Hz～200 Hz。则由前面 的讨论可知 ,对于需要有效隔离所有激励的隔振 系 统 , 仅 当 k < kmin = m 2ω2 + c2 2 m = 102 ×502 + (1000) 2 20 = 6. 25 ×10 4 NΠm 时 ,T < 1 ,此 时隔振器才对所有频率的激励具有隔振效果。而 由式 (9)可知 ,当 k 分别等于 1. 25 ×105 NΠm、2 × 105 NΠm、3. 25 ×105NΠm、5 ×105 NΠm 时 ,都将使振 动传递率达到最大值 ,此时隔振效果很差。 如图 2 所示的曲线图即表示了刚度 k 与振动 隔离传递率 T = XA 及频率ω之间的关系。 图 2 　刚度对振动传递率的影响 　　由图 2 可以看出 ,振动隔离传递率与风度密 切相关 ,当 k < k min时 ,隔振效果较佳。 以上仅对线性振动的情况进行了讨论。实际 上机械工程中有许多常见的非线性振动 ,这时若 仍采用线性的隔振器将不能保证良好的隔振效 果。因此 ,常要应用到具有非线性的隔振器。比 如硬特性隔振器 ,其刚度会随振幅的增大而提高 , 而软特性隔振器其刚度将随振幅的增大而降低。 例如某些设备 ,平时要有良好的减振效果 ,而在一 些特定情况下 ,又需要具有抗冲能力 ,因此隔振器 在作用力小于某值以前要为线性 ,大于这个值后 要为渐硬型非线性 ,以做到既能承受一定冲击作 用 ,又具有良好的隔振效果 ,既能减少冲击加速度 响应又能控制相对位移。 3 　结论 减振元件刚度参数值的设定对于减振元件的 减振效果具有很大的影响 ,本文在理论上对刚度 与振动传递率之间的关系进行了分析。在进行隔 振设计时必须在一定范围内选取合适的刚度值才 能达到良好的减振效果。但影响隔振效果的因素 是多方面的 ,刚度仅是其中的参数之一 ,实际应用 中还需综合多个参数进行考虑。 (下转第 36 页) 62 刚度对隔振效果的影响 辅导。小组成员根据兴趣自愿参加 ,开展会计知 识比赛、会计技能比赛、对企业提供服务等各种有 益的活动 ,使学生所学的理论知识能在实践中得 到充分的展示。第二课堂以其组织方式的兴趣 性、独立性、灵活性、多样性弥补了第一课堂的不 足 ,有利于学生的个性发展 ,开拓了学生的创造性 思维。 综上所述 ,只要我们在实践教学环节的各个 方面大胆改革 ,使学生由被动变为主动 ,就能够开 发学生的创造性思维 ,全面提高学生的素质 ,真正 培养出有创新意识的跨世纪应用型人才。 参考文献 [1 ] 马占成 . 关于高职会计专业实践性教学的研究[J ] .会计之友 ,2003(3) :9. [2 ] 徐经长 .“会计学”精品课程建设的探索与实践[J ] .中国大学教育 ,2003(12) :14. [3 ] 严 　煤 . 实验室在素质教育中的重要地位和作用[J ] .实验室研究与探索 ,2000(3) :5. (责任编辑 :冯雪姣) On Developing Creative Thought during Practice teaching HOU Hong2ying (Wuhan Institute of Shipbuilding Techonlogy , Wuhan 430050 ,China) Abstract :Practice teaching is very important in vocational education . In the course of practice teaching , three factors are necessary to develop student’s creative thought :experiment teaching ,course designing and second classroom activities. Key words :vocational technical education ;practiceteaching ;creative thought . (上接第 26 页) 参考文献 [1 ] 师汉明 . 机械振动系统 (上册) [M] .第一版 ,武汉 :华中理工大学出版社 ,1992 :56257. (责任编辑 :谭银元) The Influence of the Stiffness on the Vibration isolating ZHANG Mong1 , Hu2yijun1 , Qian Jiang2 ,Zhang Shen2shen3 (1. Military Deputy Bureau of Naval Equipment Department in Shenyang Region ,Wuhan 430050 ,China) Abstract :To eliminate the influence of the vibration in engineering , elastic elements are applied. In that case , stiffness is an important parameter needed to be considered. In this paper , the influence of the stiffness value to the vibration transfer rate is analyzed. It will provide reference to the designing of vibra2 tion2isolators. Key words :vibration isolating ;stiffness ;vibration transfer rate. 63 《会计学》实践教学中开发创造性思维的探讨