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          隔振原理

          振動源:

          振動的來源很多,但大體有三種 ,即基礎振動(Ground Vibration)、聲音干擾(Acoustic Noises)和直接施加給隔振對象的干擾(Direct Force Disturbance)等。基礎振動中有些振動是我們能夠感知的較重的振動,但大部分是日常生活中無法感知的微振動。現實中對系統穩定性影響最大的是各種低頻的振源,主要集中在10~100Hz頻率內。

          振動對精密儀器(設備)的影響:

          精密儀器或設備由許多不同共振頻率的零部件所構成。某個零部件受到同一共振頻率的振動傳導時,該零部件就會振動的較厲害,從而會導致全體零部件的位置關系出現偏移,這種引起共振的頻率為有害振動頻率,必須對其進行隔振。具體而言,振動對精密儀器、設備的影響主要體現在:
          1.振動會影響精密儀器計儀表的正常運行,影響對儀器儀表的刻度閱讀的準確性和閱讀速度,甚至跟本無法讀數。如振動過大,會直接影響儀器儀表的使用壽命,甚至受到破壞。
          2.對某些靈敏的電器,如靈敏繼電器,振動甚至會引起其誤動作,從而可能造成一些重大事故。
          3.振動會使精密機床的加工精度下降,粗糙度上升,使質量無法保證。當振動過大時,會直接造成精密機床的刀具、精密部件受到損壞。
          4.對制造半導體的光刻機、電子顯微鏡、精密測定儀、光學實驗研發儀器等對振動敏感的超精密裝備的性能造成嚴重影響。

          控制振動的重要方法—隔振:

          為解決振動給精密儀器使用帶來的問題,將外部有害振動阻隔于精密儀器之外是其中最有效的方法—隔振。
          隔振,就是利用彈性支撐使系統降低對外加激勵起響應的能力。即在振動源與地基、地基與需要防振的機器設備之間,安裝具有一定彈性的裝置,使得振動源與地基之間或設備與地基之間的近剛性連接成為彈性連接,以隔離或減少振動能量的傳遞,達到減振降噪的目的。簡言之,隔振的基本原理就是不傳導有害的振動。
          隔振需要考慮的三大要素如下:
          1.作為隔振對象的精密儀器或裝備。
          2.支撐的結構物或地基。
          3.裝備與地基之間的隔振臺。
          在隔振臺上對隔振效果產生影響的兩大要素是:
          振動隔離材料的固有頻率(Natural Frequency)和阻尼(Damping)。
          固有頻率是由系統本身的質量和剛度所決定的頻率,即該物體共振的頻率。 阻尼是指通過減震運動系統的能量來較少振動的特性。
          隔振臺的固有頻率數與地基振動的振動數比(f/fn)是決定隔振效果的值,隔振臺的固有頻率越小、地基振動的振動數越大其隔振效果越高(即振動傳遞效率更小) 。

          隔振性能分析:

          Viration T
          在隔振系統效果評價中,我們常用振動隔離系數T來表征隔離系統的隔振效果。傳遞系數T值越小,則相同激勵條件下通過隔振系統傳遞過去的力就越小,隔振效果也就越好。隔振設計的目的是選擇并設計合適的隔振參數,使得T值較小。
          振動傳遞系數T與f/ f0的關系主要表現在:

          當f/ f0 <1 時,即干擾力的頻率小于隔振系統的固有頻率時,T≈1,說明干擾力通過隔振裝置全部傳給了基礎,即隔振系統不起隔振作用。
          當f/ f0 =1 時,即干擾力的頻率等于隔振系統的固有頻率時,T>1,說明隔振系統不但起不到隔振作用,反而對系統的振動有放大作用,甚至會產生共振現象。
          當f/ f0 >1.414時,即干擾力的頻率大于隔振系統的固有頻率的1.414倍時,T<1;且 f/ f0 越大,T越小,隔振效果越好。

          物體頻率與它的硬度、質量、外形尺寸有關,當其發生形變時,彈力使其恢復。彈力主要與尺寸和硬度有關,質量影響其加速度。同樣外形時,硬度高的頻率高,質量大的頻率低。這就要求隔振臺具有高剛度、高阻尼特性 ,另外還要求其重量能盡量輕一些。 換言之,隔振臺的硬重比對于其共振頻率有著重要的影響。較高的硬重比可以提高平臺的共振頻率,從而降低其在外界影響下的振動。而且在外力作用下,具有較高硬重比的平臺可以在最小的重量下產生最小的變形,增加系統內部的剛性。
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