什麼引起機電設備振動和噪聲?如何解決?
發布時間:2014-05-14 責任編輯:sherryyu
【導讀】zaoshenglaiyuanyuzhendong,jiejuehaolezhendongwenti,zaoshengwentiyehuiyingrenerjie,suoyibenwenbiaomianshitantaozhendonghezaoshenglianggewenti,qishishitongyigewenti。danshidaodishishenmeyinqijidianshebeizhendonghezaosheng?chengyinzainali?guanjianzainaline?yougairuhequjiejuene?youmeiyouhaodejiejuefangfane?daizhezhexiewenti,quxiawenxunzhaodaanba!
噪聲來源於振動,解決好了振動問題,噪聲問題也會迎刃而解,所以本文表麵是探討振動和噪聲兩個問題,其實是同一個問題。
振動的兩個基本指標是振幅和頻率,解決振動問題,就圍繞著這兩個概念展開,要麼降低振幅,要麼調整振動頻率點。
頻率可分為固有頻率Wn和激勵頻率W,固有頻率源於產品的結構特征,由質量、質量分布、質心位置、剛度等多個因素和多個因素間的相互作用所確定。固有頻率計算公式為(公式1)k是物體的剛度,m是物體的質量。激勵源的頻率點應避開固有頻率Wn。當Wn=W的時候,就發生了諧振,諧振時候的振幅最大。
當頻率比(公式2),即進入隔振區,使振動傳遞係數小於1,才有減振和隔振效果。在機械質量m已確定的情況下,降低其可降低固有頻率。

若Wn<,既增大衰減率,又遠離“共振區”。例如,當阻尼比<0.1,頻率比為3.6時,就可衰減90%的振幅。
有了以上的理論基礎,下麵是幾個基於上麵理論的解決辦法。
1、從振動發生源上處理
從振動源上處理:既然是激勵頻率落進了1.414Wn的範圍內,那就想辦法使激勵頻率提高,常見辦法有:
如果是步進電機,就對步數細分,通過細分改驅動脈衝的步進頻率加倍使步與步之間的差距縮小;
如果有減速器、傳送帶、傳(chuan)送(song)齒(chi)輪(lun),就(jiu)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)主(zhu)動(dong)輪(lun)與(yu)從(cong)動(dong)輪(lun)的(de)半(ban)徑(jing)比(bi)值(zhi),改(gai)變(bian)傳(chuan)動(dong)比(bi),這(zhe)樣(yang)被(bei)驅(qu)動(dong)的(de)終(zhong)端(duan)要(yao)想(xiang)保(bao)持(chi)原(yuan)來(lai)的(de)速(su)度(du),主(zhu)動(dong)輪(lun)的(de)轉(zhuan)速(su)勢(shi)必(bi)要(yao)加(jia)快(kuai),轉(zhuan)速(su)和(he)激(ji)勵(li)頻(pin)率(lv)成(cheng)正(zheng)比(bi)例(li),激(ji)勵(li)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao),後(hou)麵(mian)的(de)震(zhen)動(dong)感(gan)應(ying)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)未(wei)變(bian),兩(liang)個(ge)頻(pin)率(lv)錯(cuo)開(kai),震(zhen)動(dong)自(zi)然(ran)減(jian)弱(ruo);
2、從振動傳遞路徑上處理
如果振動源是不可避免的,那就在傳遞路徑上加隔振措施處理,從原理上看,剛性越強解決辦法如下:
傳chuan動dong軸zhou用yong彈dan性xing聯lian軸zhou器qi,這zhe樣yang避bi免mian了le軸zhou和he軸zhou不bu同tong心xin的de轉zhuan動dong下xia,力li矩ju傳chuan遞di不bu受shou損sun失shi,且qie軸zhou和he軸zhou不bu對dui心xin而er帶dai來lai的de相xiang互hu周zhou期qi性xing剛gang性xing位wei移yi也ye可ke改gai觀guan,這zhe種zhong周zhou期qi性xing相xiang對dui位wei移yi是shi震zhen動dong和he噪zao聲sheng的de根gen源yuan;
傳動之間用皮帶輪柔性連接,振動源與支撐件基座間加緩衝減震材料或裝置;
彈(dan)簧(huang)懸(xuan)掛(gua)振(zhen)動(dong)源(yuan),對(dui)緩(huan)衝(chong)減(jian)震(zhen)很(hen)有(you)作(zuo)用(yong),但(dan)會(hui)有(you)三(san)個(ge)問(wen)題(ti)需(xu)要(yao)克(ke)服(fu),一(yi)是(shi)啟(qi)停(ting)時(shi)機(ji)器(qi)會(hui)抖(dou)動(dong),二(er)是(shi)不(bu)能(neng)傳(chuan)遞(di)力(li)矩(ju),因(yin)為(wei)彈(dan)簧(huang)本(ben)身(shen)是(shi)不(bu)能(neng)傳(chuan)遞(di)扭(niu)矩(ju)的(de),三(san)是(shi)運(yun)輸(shu)時(shi)要(yao)考(kao)慮(lv)固(gu)定(ding),裝(zhuang)機(ji)後(hou)還(hai)要(yao)拆(chai)去(qu),比(bi)較(jiao)麻(ma)煩(fan);
設she計ji導dao振zhen措cuo施shi,把ba振zhen動dong導dao走zou,振zhen動dong仍reng在zai,但dan離li我wo們men較jiao遠yuan了le。常chang見jian的de是shi大da發fa電dian機ji,在zai固gu定ding在zai地di麵mian的de時shi候hou,在zai基ji座zuo四si周zhou挖wa溝gou,孤gu零ling零ling的de形xing成cheng一yi個ge溝gou裏li的de地di樁zhuang,振zhen動dong從cong地di下xia傳chuan出chu去qu,到dao了le樓lou房fang的de時shi候hou,再zai通tong過guo樓lou房fang地di基ji往wang上shang返fan,會hui把ba振zhen動dong減jian弱ruo好hao多duo。
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3、對振動感應係統的處理
振動源解決不了,傳播路徑解決不了,或者解決成本太高,可以在受震動點改進,雖然這個辦法不是首選,具體的方法如下:
在滿足強度要求的情況下,選用低剛度材料製作構件(特別是製作支承件)是一種減振的有效途徑。Wn降低,遠離了激勵源頻率W;對自行式機械,將剛性懸掛改為彈性懸掛;對固定設備,將彈性件、阻尼件和質量件構成串和並聯、先(xian)串(chuan)後(hou)並(bing)或(huo)先(xian)並(bing)後(hou)串(chuan)等(deng)多(duo)種(zhong)形(xing)式(shi)組(zu)合(he)係(xi)統(tong)的(de)彈(dan)性(xing)支(zhi)承(cheng)裝(zhuang)置(zhi),都(dou)能(neng)按(an)照(zhao)我(wo)們(men)的(de)預(yu)定(ding)要(yao)求(qiu),使(shi)係(xi)統(tong)的(de)等(deng)效(xiao)剛(gang)度(du)低(di)於(yu)原(yuan)有(you)的(de)剛(gang)度(du),從(cong)而(er)達(da)到(dao)減(jian)振(zhen)的(de)目(mu)的(de)。
加重固定基座的質量,降低固有頻率點;
注意單純依靠降低剛度、降低固有頻率來提高減振性能有時並不可取。一是隨著剛度的降低,係統設備的靜態位移也會增加,會使空間布置、彈性尺寸、結構設計帶來困難。二是對於不同工作要求的設備,通常有一個最低剛度的限製值,尤其是有力矩傳遞、力傳遞的時候,單純降低剛度也不是辦法。
另ling外wai可ke以yi實shi施shi結jie構gou的de合he理li布bu局ju,分fen析xi預yu計ji到dao產chan品pin使shi用yong中zhong將jiang處chu於yu既ji有you豎shu向xiang振zhen動dong,又you有you俯fu仰yang角jiao振zhen動dong等deng耦ou合he振zhen型xing時shi,注zhu意yi結jie構gou的de合he理li性xing,質zhi量liang對dui稱cheng分fen布bu的de可ke能neng性xing,並bing確que定ding出chu振zhen幅fu為wei零ling點dian結jie構gou上shang的de“節點”,以便對振動敏感的機械儀表、儀器或駕乘操作者坐椅能設置在“節點”或其附近。
4、共鳴空腔的處理
youshihouhuiyudaoyizhongqingkuang,bajiqizhuangqilai,zaoshenghenda,danzhendongfuduyebushihenda,bajiqichaikai,zaoshengmingxianjianxiao,zhegexianxiangshigongming,gongmingdechanshengshileisiyinxiangxiaoguodegongzhen,chulidebanfashibakongqiangpohuaidiao,kongqiangneidechuanbojiezhishikongqi,zaikongqiangzhongbodong,kongqibojilijikechanshengqingweizhendong,youqishiduikaimojudezhusuke,keneiyoudianjidengchuandongzhuangzhishi,rongyichanshengzhezhongxianxiang。
針zhen對dui其qi產chan生sheng機ji理li,實shi施shi反fan向xiang工gong程cheng設she計ji,破po壞huai其qi空kong腔qiang和he空kong氣qi震zhen動dong傳chuan播bo的de路lu徑jing,破po壞huai殼ke體ti薄bo壁bi的de震zhen動dong,解jie決jue的de辦ban法fa是shi在zai機ji箱xiang中zhong加jia空kong氣qi隔ge板ban或huo海hai綿mian,擋dang住zhu空kong氣qi的de震zhen動dong傳chuan播bo;另外是在殼體上加筋,使殼體的剛性增強,這樣即使有震動空氣傳到壁上,也不會產生殼體的微小變形產生震動進而成為共鳴。
5、注意的問題
通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)頻(pin)率(lv)點(dian)的(de)方(fang)式(shi)實(shi)現(xian)減(jian)震(zhen)時(shi),機(ji)器(qi)啟(qi)停(ting)的(de)過(guo)程(cheng)會(hui)出(chu)現(xian)瞬(shun)間(jian)加(jia)速(su)或(huo)減(jian)速(su),這(zhe)樣(yang)激(ji)勵(li)頻(pin)率(lv)會(hui)經(jing)過(guo)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)點(dian),例(li)如(ru)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)支(zhi)撐(cheng)機(ji)構(gou)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv)10Hz,步進電機的頻率100Hz,正常工作狀態下,100Hz的激勵頻率肯定不會引起共振,但啟動時,得經曆0Hz—10Hz—100Hz這樣的過程,停機時得經曆100Hz—10Hz—0Hz的過程,所以會出現啟停過程的震動,如果機器設計要求較高,不能不考慮這個影響。
振zhen動dong規gui律lv表biao明ming,具ju有you多duo種zhong振zhen動dong,多duo種zhong振zhen型xing,並bing且qie總zong是shi以yi最zui低di的de固gu有you頻pin率lv所suo對dui應ying的de振zhen型xing為wei主zhu。在zai既ji有you豎shu向xiang振zhen動dong又you有you俯fu仰yang振zhen動dong的de耦ou合he振zhen型xing時shi,為wei避bi免mian產chan生sheng劇ju烈lie的de俯fu仰yang振zhen動dong(因人和設備對俯仰振動耐受力更低,破壞性更大),在激勵頻率W、俯仰角振動固有頻率Wn1.和豎向振動固有頻率Wn2之間,使W>Wn1>Wn2成立,實踐證明有利於係統動態特性。
shebeidedanxingzhichengnengshixianzhendonggeli,danbuzhibudang,zeyiyinqiouhezhendong。dangdanxingzhichengduichengbuzhiyushebeidesigejiaochu,dangzhixinchuyushoudaoshuxiangganraolizuoyongshi,shebeizhizuoshuxiangfangxiangzhendong,bingbuhuiyinjinqitaxingshidezhendong,dangganraolidaxiaoweizhibubian,danxingzhichenggedingdianyuzhixinjihuzaitongyipingmian,danshiyousigedanxingzhichengyanzongxiangbuzhibuduichengshi,shebeihuibansuishuxiangzuoshang、下(xia)振(zhen)動(dong)的(de)同(tong)時(shi),還(hai)作(zuo)沿(yan)質(zhi)心(xin)橫(heng)軸(zhou)的(de)俯(fu)仰(yang)振(zhen)動(dong)。這(zhe)種(zhong)多(duo)個(ge)方(fang)向(xiang)同(tong)時(shi)發(fa)生(sheng)的(de)振(zhen)動(dong)稱(cheng)為(wei)耦(ou)合(he)振(zhen)動(dong)。如(ru)果(guo)在(zai)沿(yan)橫(heng)軸(zhou)方(fang)向(xiang)的(de)支(zhi)承(cheng)布(bu)置(zhi)也(ye)不(bu)對(dui)稱(cheng),那(na)麼(me)就(jiu)會(hui)引(yin)起(qi)共(gong)振(zhen)型(xing)同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)的(de)耦(ou)合(he)振(zhen)動(dong)。多(duo)一(yi)種(zhong)振(zhen)型(xing),就(jiu)多(duo)一(yi)個(ge)固(gu)有(you)頻(pin)率(lv),也(ye)就(jiu)多(duo)了(le)一(yi)次(ci)引(yin)起(qi)共(gong)振(zhen)的(de)機(ji)會(hui)。這(zhe)對(dui)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)轉(zhuan)不(bu)利(li),也(ye)使(shi)彈(dan)性(xing)支(zhi)承(cheng)裝(zhuang)置(zhi)的(de)設(she)計(ji)和(he)使(shi)用(yong)帶(dai)來(lai)很(hen)多(duo)的(de)困(kun)難(nan)。
激勵頻率的產生一是來自自身,一是來自外界。自身的激勵頻率在多數工況下,要麼是工作任務要求所確定的(如在某一確定的轉速下工作),要麼是隨機的無法控製的(如自行式設備由地麵不平引起的激振)。由於旋轉的不平衡會使旋轉機械形成故障,例如風機轉子,煙氣粉塵粘在葉片上引起風機的不平衡運轉,在工藝上過濾粉塵、烘幹等措施都可以削減振動。
以(yi)上(shang)是(shi)震(zhen)動(dong)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)常(chang)見(jian)問(wen)題(ti)和(he)解(jie)決(jue)思(si)路(lu),再(zai)有(you)高(gao)深(shen)的(de)我(wo)也(ye)搞(gao)不(bu)懂(dong)了(le),就(jiu)得(de)找(zhao)振(zhen)動(dong)測(ce)試(shi)儀(yi)實(shi)地(di)測(ce)一(yi)下(xia),確(que)認(ren)頻(pin)率(lv)和(he)振(zhen)幅(fu),順(shun)藤(teng)摸(mo)瓜(gua),逐(zhu)步(bu)往(wang)外(wai)延(yan)伸(shen)測(ce)量(liang),跟(gen)蹤(zong)到(dao)振(zhen)動(dong)源(yuan),然(ran)後(hou)再(zai)分(fen)析(xi)找(zhao)到(dao)在(zai)哪(na)個(ge)環(huan)節(jie)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)的(de)簡(jian)便(bian)而(er)經(jing)濟(ji)的(de)辦(ban)法(fa)。
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