設(shè)計和應(yīng)用隔振器時,須考慮下列因素:①能提供所需的隔振量;②能承受規(guī)定的負(fù)載;③能承受溫度和其他環(huán)境條件(濕度、腐蝕性流體等)的變化;④具有一定的隔振特性;⑤滿足應(yīng)用隔振器的設(shè)備對隔振器重量和體積的要求。 激發(fā)頻率低于質(zhì)量(設(shè)備)彈簧系統(tǒng)的固有頻率時,隔振器不起隔振作用;激發(fā)頻率與固有頻率相近時,振動就會放大;只有當(dāng)激發(fā)頻率大于固有頻率的匇倍時,隔振器才有隔振效果。通常要求激發(fā)頻率大于固有頻率的2~3倍,以便獲得良好的隔振效果。粘性阻尼單自由度的隔振系統(tǒng),當(dāng)忽略阻尼時,固有頻率式中K為隔振器的力勁,m為隔振器上面的集總質(zhì)量。當(dāng)隔振器的靜態(tài)壓縮量δst與負(fù)載成正比時,如鋼彈簧,固有頻;δst的單位是米。橡膠隔振器的固有頻率常高于上式。
從重達(dá)數(shù)百噸的設(shè)備到輕巧的精密儀器都可以應(yīng)用鋼彈簧隔振器,通常用在靜態(tài)壓縮量大于 5厘米的地方或者用在溫度和其他環(huán)境條件不容許采用橡膠等材料的地方。這種隔振器的優(yōu)點是:①靜態(tài)壓縮量大,固有頻率低,低頻隔振良好;②耐受油、水和溶劑等侵蝕,不受溫度變化的影響;③不會老化或蠕變;④大量生產(chǎn)時特性變化很小。其缺點是:①本身阻尼極?。ㄗ枘岜燃s0.005),以致共振時傳遞率非常大;②高頻時容易沿鋼絲傳遞振動;③容易產(chǎn)生搖擺運動,因而常須加上外阻尼(如金屬絲、橡膠、毛氈等,見圖1,b)和惰性塊。 鋼彈簧有螺旋形、碟形、環(huán)形和板形等,螺旋形彈簧應(yīng)用最廣。給定其固有頻率后,由計算單個彈簧的垂向勁度K(N/m即牛頓每米)。中國制造的TJ1型螺旋形鋼彈簧隔振器,每個負(fù)載為17~1020公斤,固有頻率3.5~2.2赫,靜態(tài)壓縮量20~52毫米。
可用于受切、受壓或切壓(圖1,c)的情況,很少用于受拉的情況。其優(yōu)點是:可以做成各種形狀和不同勁度。其內(nèi)部阻尼作用比鋼彈簧大,并可隔低至10赫左右的激發(fā)頻率。缺點是:使用久了會老化,而且在重負(fù)載下會有較大蠕變(特別在高溫時),所以不應(yīng)受超過10~15%(受壓)或25~50%(切變)的持續(xù)變形。天然橡膠的固有頻率略低于合成橡膠,其機(jī)械性能特點為:變化小,拉力大,受破壞時延伸率長,而且價格較低,但不能用于與油類、碳?xì)浠衔?、臭氧接觸的設(shè)備和環(huán)境溫度較高處。氯丁橡膠和丁腈橡膠隔振器抗碳?xì)浠衔锖统粞醯男阅芰己茫‰嫦鹉z隔振器還可適應(yīng)高溫。硅酮橡膠隔振器可用于其他材料不能勝任的低溫或高溫(-75℃至+200℃)環(huán)境。中國制造的橡膠隔振器有JG型、Z型等多種型號,其技術(shù)指標(biāo)見表。
隔振墊有軟木、毛氈、橡膠墊和玻璃纖維板等,優(yōu)點是:價格低廉,安裝方便,并可裁成所需大小和重疊起來使用,以獲得不同程度的隔振效果?! 、佘浤荆河米鞲粽癫牧系臍v史最為悠久,通常在承受壓力時,靜態(tài)壓縮量達(dá)到30%,也不會橫向凸出。常用總厚度為5~15厘米,承受負(fù)載為每平方厘米0.5~2.0公斤,阻尼比約0.06。軟木對腐蝕和溶劑的抵抗力強,對溫度變化不甚靈敏。在室溫下,使用壽命可達(dá)幾十年之久。軟木由于低頻隔振較差,通常適用于擾動頻率大于20~30赫的隔振。中國制造的經(jīng)過碳化的保溫軟木,其固有頻率約11~33赫。靜負(fù)載和靜態(tài)壓縮量如圖2所示。 ②橡膠墊:特性和橡膠隔振器相似,但由于橡膠在受壓時的容積壓縮量極小,僅在能橫向凸出時才能壓縮,故通常做成異形板(圖1,d)以容許橫凸出和受撓曲,以增加靜態(tài)壓縮量。中國制造的XD型和WJ型橡膠墊的技術(shù)指標(biāo)見表。海綿橡膠墊的靜態(tài)壓縮量較大,但負(fù)載能力較小。 ?、鄄AЮw維板:有各種密度和纖維直徑的品種。這種隔振材料的勁度通常是隨著密度、纖維直徑和靜態(tài)壓縮量的增加而遞增。中國采用保溫用的酚醛樹脂玻璃纖維板, 在未加負(fù)載時總厚度約 5~15厘米, 常用負(fù)載為0.1~0.2千克力/厘米2,阻尼比0.04~0.07,固有頻率5~10赫。玻璃纖維板對工業(yè)溶劑的抵抗力強,但會吸收潮氣等。這種隔振材料由于承載面積較大和靜態(tài)壓縮量大,通常用混凝土機(jī)座,在施工和使用時要防止水、砂漿等滲入。它主要用于播音室、錄音室、聲學(xué)實驗室和設(shè)備的隔振以及一些機(jī)器的隔振。 ?、苊珰郑涸诤穸却?,柔軟和不致受到過度靜負(fù)載時,其隔振效果最好。由于阻尼系數(shù)較高,在共振時只放大四倍,加之阻抗大,且與大多數(shù)工程材料不匹配,故對減少聲頻范圍內(nèi)的振動傳遞特別有效。通常采用的厚度為10~25毫米,當(dāng)承受0.2~7千克力/厘米2壓力時,其固有頻率約20~40赫,系由毛氈厚度而不是由其面積和靜負(fù)載決定。