CN103942382A - 一种基于功率流的双层隔振*** - Google Patents
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Abstract
一种基于功率流的双层隔振***，涉及一种隔振模型***，本***以功率流隔振理论对双层隔振***中的参数变化对基础振动的影响，将双层隔振***简化为多个具有四端参数的理想机械***的双层隔振***功率流隔振模型，推导出各机械***的四端参数，通过编写的双层隔振***Matlab应用程序，计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响，所述***包括功率流理论及机械***的四端参数，双层隔振***模型，基础振动速度和功率流参数。本发明为大型机器设备的噪声控制提供强有力的保证，保证大型机械设备运行的安全性和高效性，延长大型机械设备的使用寿命、减少其维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔振模型***，特别是涉及一种基于功率流的双层隔振***。
背景技术
随着城市人口的增加，很多原来应安装在独立机房内远离生活区的大型设备被安装在了离生活区很近的区域，有时甚至会被安装在住宅屋顶，这些设备运行时产生的振动和噪声问题也越来越严重。目前，安装双层隔振***是比较有效的振动控制方法，双层隔振***是在两层隔振器之间***一个中间质量块。***运动时，中间质量块的惯性力能平衡掉一部分由上层隔振器传来的力，从而使被隔振设备与基座之间的力传递率减小[1]。尽管双层隔振***对高频隔振十分有效，但***中间质量块会使隔振***增加一个共振峰，如何根据振源和其所安装的基础的特性，选择最佳的隔振参数，使输入到基础的能量最小成为振动控制的重要课题
振动功率流理论从能量传输角度研究振动控制问题，功率流理论认为，振动的传递主要是一种能量的传递，传递的能量越小振动越小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于功率流的双层隔振***，本发明将双层隔振***简化为多个具有四端参数的理想机械***的双层隔振***功率流隔振模型，推导出各机械***的四端参数，通过编写的双层隔振***Mat lab应用程序，计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响，为大型机器设备的噪声控制提供强有力的保证。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于功率流的双层隔振***，本***以功率流隔振理论对双层隔振***中的参数变化对基础振动的影响，将双层隔振***简化为多个具有四端参数的理想机械***的双层隔振***功率流隔振模型，推导出各机械***的四端参数，通过编写的双层隔振***Mat lab应用程序，计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响，所述***包括功率流理论及机械***的四端参数，双层隔振***模型，基础振动速度和功率流参数。
所述的一种基于功率流的双层隔振***，其所述隔振器刚度，设备质量或是中间质量块的质量的改变，对传递振动功率流变化影响较小，且不改变曲线变化趋势。
所述的一种基于功率流的双层隔振***，其所述改变上层隔振器的刚度或调节中间质量块的质量虽不能明显改变在二阶共振频率处的传递功率流峰值，但可以改变二阶共振峰值的频率，提高二阶峰值后频带的隔振效果。
本发明的优点与效果是：
随着城市人口的增加，很多原来应安装在独立机房内远离生活区的大型设备被安装在了离生活区很近的区域，有时甚至会被安装在住宅屋顶，这些设备运行时产生的振动和噪声问题也越来越严重。目前，安装双层隔振***是比较有效的振动控制方法，双层隔振***是在两层隔振器之间***一个中间质量块。***运动时，中间质量块的惯性力能平衡掉一部分由上层隔振器传来的力，从而使被隔振设备与基座之间的力传递率减小。尽管双层隔振***对高频隔振十分有效，但***中间质量块会使隔振***增加一个共振峰，如何根据振源和其所安装的基础的特性，选择最佳的隔振参数，使输入到基础的能量最小成为振动控制的重要课题。保证大型机械设备运行的安全性和高效性，延长大型机械设备的使用寿命、减少其维护成本。同时本发明对大型的机器设备的噪声故障检测同样有效，特别适合于汽轮机、风力机、鼓风机等大型设备噪声的故障检测，可大大降低设备的故障率，经济效益明显。
附图说明
图1 机械***的四端参数示意图；
图2 双层隔振***示意图；
图3 输入功率流频率特性曲线；
图4 传递功率流频率特性曲线；
图5双层隔振***设备速度幅值v1；
图6双层隔振***基础速度幅值vb；
图7输入功率流频率特性曲线；
图8传递功率流频率特性曲线；
图9双层隔振***设备速度幅值v1；
图10双层隔振***基础速度幅值vb。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
本发明是计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响，参数的改变对功率流变化影响较小；改变上层隔振器刚度和中间小质量块的质量可以调节二阶共振峰值的频率，提高二阶峰值后频带的隔振效果，为大型机器设备的噪声控制提供强有力的保证。本发明以功率流隔振理论对双层隔振***中的参数变化对基础振动的影响进行研究。将双层隔振***简化为多个具有四端参数的理想机械***的双层隔振***功率流隔振模型，推导出各机械***的四端参数，通过编写的双层隔振***Mat lab应用程序，计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响。
实施例1：
本发明功率流理论及四端参数法的功率流理论：
作用于结构上某点的激振力为 ，相应产生的速度相应，传递到结构上的瞬时振动功率。对于简谐激励力，作用在导纳为的结构上的一点，在这点上产生的速度为，其中是激振力和速度间的相位角，则瞬时输入的振动功率为
其中，是的共轭，是激振频率。
在一段时间内输入功率的平均值称为振动功率流，可表示为：
对于结构上的任何一点，这样上面的公式改写为：
或
其中，为导纳函数的实部，为阻抗函数的实部[3]。
本发明功率流理论及四端参数法的机械***的四端参数：
机械***可能是许多质量、弹簧、阻尼器的任意组合，也可以是一些线性的分布参数***如梁、板等，对于复杂的振动设备，需要进行简化处理，用几种理想的机械***组合来近似表明振动***的动力特性。
每个理想机械***具有单输入端和单输出端的特性（如图1所示）。参数特性由***本身决定，而与前后***的作用无关。每个机械***有两个连接点1和2 ，称为***的输入端和输出端。
输入端的输入力和输入速度，它们与其它
***通过连接点1作用过来。输出端的输出力和输出速度，它们是由于和的作用以及***后继续部分的反作用而产生的。图中的力和速度的关系为：
并定义为
为机械***的四端参数。
为研究隔振***各部分对隔振效果的影响，把隔振***划分为若干个理想子***，如振源子***、传递路径子***以及能量接受子***，对于不同的***分别用四端参数法进行分析，然后将子***再使用四端参数法，这样就将一个复杂***振动问题简单化了。
参数***的连接形式为串联，设连接前两个***的四端参数分别为和（），串连后新***的四端参数为连接前两个***四端参数矩阵乘积，即。
本发明双层隔振***模型：
双层隔振***可以简化为图2所示形式，激励F 1作用在质量为m 1的结构上，中间质量块质量为
m 2，其中基础为四边简支矩形阻尼板[5]，基础的长、宽、高分别为a、b、h，隔振器S 1和S 2的刚度和阻尼分别为k 1，k 2，c 1，c 2。F 1 ，F 2 ，F 3 ，F 4 ，F b 分别代表各子***输入和输出端的受力；v 1 ，v 2 ，v 3 ，v 4 ，v b 分别代表各子***输入和输出端的速度。
根据功率流四端参数法有:
由上述四个公式可得
Y b 为简支板的输入点导纳，Y b =v b /F b 。简支板的输入点（x，y）导纳：
为简支矩形板的阻尼比
由以上公式计算后得到：
（1）机器设备的速度
（2）
中间质量块的速度
（3）
传递到基础的速度
（4）输入隔振***的功率流
传递到简支矩形薄板上基础的功率流
对上述公式，编制Mat lab计算程序就可以得到参数对基础振动的影响。
参数变化对基础振动速度和功率流的影响：
某管道设备安装双层隔振***进行隔振,管道质量约m1=300kg，根据实测加速度均方根值计算得到的激励载荷为F1=1830N，中间质量块的质量为m2=35kg。土建楼板为基础，结构相当于四边简支的薄板[7]，长、宽、高分别为a=3m，b=1.5m，h=0.12m；混凝土中的纵波传播速度约为C‘=3600m/s；板的面密度ρ=300kg/m2；楼板的阻尼比δ=0.015；上层隔振器的阻尼系数c1=0.10Nsm-1，刚度k1=5.88×104N/m，下层隔振器的阻尼系数c2=0.15 Nsm-1，刚度k2=1.45×105N/m。
（1）双层隔振***设备质量参数对基础的影响，分别取，和时，简支板柔性基础上的速度幅值和传递功率流。
由图3可以看出，双层隔振***中输入基础的速度幅值和传递功率流总体上是随着激振频率的增大而减小，由于共振在13Hz和80H附近曲线变化剧烈，设备质量的改变几乎不影响特性曲线的变化趋势。
（2）双层隔振***中间质量块的质量参数对基础的影响[8]，中间质量块质量分别为，和时，双层隔振***简支板基础上的速度幅值和传递功率流见图4
从图可以看出，输入基础的速度幅值和传递功率流随着中间质量块质量的减小而增大，且在共振附近曲线变化剧烈，而且随着中间质量的减小第二共振峰值右移，其最大振幅基本没有改变。
（3）双层隔振***隔振器的刚度参数对基础的影响，取，和时，基础的速度幅值和传递功率流的变化见图5。由图可以看出，双层隔振***中输入基础的速度幅值和传递功率流随着隔振器的刚度的减小其各项幅值改变不大，只是第二共振峰值的位置随着弹簧刚度的减小而向右移动，但当刚度降低到一定程度时，二阶共振峰值的位置几乎就不再发生变化。
（4）双层隔振***弹簧隔振器的阻尼参数对基础的影响，当分别取，和时，简支板基础上的速度幅值和传递功率流见图6。从图中可以看出，随着隔振器的阻尼的增大其各项幅值几乎没有改变。
Claims (3)
1. 一种基于功率流的双层隔振***，其特征在于，本***以功率流隔振理论对双层隔振***中的参数变化对基础振动的影响，将双层隔振***简化为多个具有四端参数的理想机械***的双层隔振***功率流隔振模型，推导出各机械***的四端参数，通过编写的双层隔振***Mat lab应用程序，计算并绘制了隔振设备质量、隔振器刚度以及中间质量块质量等参数对传递基础功率流和振动速度的影响，所述***包括功率流理论及机械***的四端参数，双层隔振***模型，基础振动速度和功率流参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于功率流的双层隔振***，其特征在于，所述隔振器刚度，设备质量或是中间质量块的质量的改变，对传递振动功率流变化影响较小，且不改变曲线变化趋势。
3.根据权利要求1所述的一种基于功率流的双层隔振***，其特征在于，所述改变上层隔振器的刚度或调节中间质量块的质量虽不能明显改变在二阶共振频率处的传递功率流峰值，但可以改变二阶共振峰值的频率，提高二阶峰值后频带的隔振效果。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109343381A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-15 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种导线非线性振动控制器的控制方法及*** |
| CN113779693A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-10 | 同济大学 | 一种电驱动总成双层隔振***优化方法 |
| CN115288313A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-11-04 | 南京航空航天大学 | 一种超结构隔振梁及其装配方法 |
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