工程设计中常见的振动危害及防治

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1、工程设计中常见的振动危害及防治茅玉泉北方设计研究院050011（石家庄）提要：本文根据工程设计和生产过程中经常遇到或发生的振动问题，分析了其振源特性，阐述了危害建筑结构安全和生产、工作、生活的现状，提出了防振设计和处理振动问题的有效治理措施。在工程设计中，应充分考虑各类机械设备在生产过程中出现的振动及其危害，以免影响到建筑结构的寿命和安全，影响到精密设备和精密仪器、仪表的加工、计量与检验，影响到人们正常生产、工作和生活的环境。以往工程设计中曾对振动危害和防治作过许多工作，但由于认识不够或考虑不周，曾发生过许多振动影响问题。因此，在工程设计中尚需认真地对待这些常见的振动

2、危害，妥善的采取相应的措施加以解决；对生产中存在的振动影响和危害，要及时予以治理，从而确保正常使用。这是设计中需要解决的一个重要课题。一、振源分析在工业生产中，经常发生振动影响、恶化环境的有三类振源。第一类是瞬态性振源。其中主要有锻锤、水爆清砂、落锤和压力机（冲床）等，这些振源属冲式撞击，振源振动能量很大，其频谱带较宽，影响范围很广。例如≥750kg气锤，锤基振幅可达到50～300μm,1～16T锤，锤基振幅可达100～1200μm；压力机基础振幅可20～400μm。是发生振动危害最突出的振源。第二类是稳态性振源。主要有空压机、振动筛，以及制冷压缩机（冷动机）、发电机

3、、发动机、风机和水泵等，这些振源属有规律周期性反复作用。其中空压机振动能量较大（60～100/8空压机基础振幅达20～100μm以上），频率较低（5～8HZ），振动衰减较慢，影响范围较广；振动筛直接悬挂支承在结构上，动力影响很大；冷动机、发电机、发动机等振源的振动能量较小，如冷冻机基础振幅只有5～10μm，但频率较高，振动衰减较快，影响范围也较小，但当布置在楼层上时，特别是冷冻机、风机往往因空调需要布置在靠近精密设备，其影响不能忽视。第三类是随机性振源。主要有火车、汽车、吊车和车床类，这些振源因受概率支配，其振动过程则假设为平稳的各态历经的随机过程。其中火车振动能量较

4、大，范围影响较广，有时1公里外尚有2～3μm。吊车支承在柱或梁上，振动影响直接；厂内外汽车，当道路靠近建筑物周围布置时，则与精密设备相距较近，有时振动影响明显；机床振动能量虽然较小，但当布置在楼层上时，可能影响到周围的精密设备。上述三类振源，有些设备本体振动能量虽小，但由于使用安装和布置不当，或缺少应有的检查、维护和修理，在长期运行过程中因部件磨损过大，从而增大偏心或不平衡性，随之扰力增加，振动影响增大，对周围发生严重的影响和危害。二、常见振动的危害各种设备振源发生不同程度的振动影响是常见的，其危害主要有三个方面。（一）危机结构安全常见振动的危害之一，是危机结构安全。

5、由于机械设备运转过程中产生不平衡扰力，结构在动荷载作用下，将引起构件的动应力，动力疲劳，应力集中，整体或局部的动力稳定；产生基础下沉或不均匀下沉，墙体、构件出现裂缝，建筑物倾斜，甚至局部损坏。1动应力和动力疲劳在实际生产中，引起结构产生动应力问题的设备有；≥0.56T锻锤、≥50T-m落锤、所有大小铸件的水爆清砂≥、1000T水压机≥40/8空压机、以及振动筛，其振动主要作用在支承结构或基础上，并通过地基传递到设备附近的厂房屋盖。根据以往对5T锻锤100T-m、落锤和水爆清砂对厂房屋盖影响的振动测定表明：附近三十米以内的屋盖构件引起的动应力约在5-10％以内，个别构件

6、可大于10％；因此设计时对锻锤5T以下与大于5T分别取10％和15％。这些振源的危害，还往往引起梁、柱、墙围护结构以及装饰板的裂缝；引起屋架斜拉杆，上弦端节点，特别是端节点虎口处应力集中而出现的裂缝，引起构件连接处松动、掉物、甚至破坏，引起焊接（或因存在缺陷）应力集中而破坏；水爆清砂还因型砂块体飞出，撞击厂房，造成门、窗、墙及构件的局部损坏；引起管道接头松动或断裂，造成漏油、漏气和漏水。至于较大型≥40/8型空压机，由于干扰频率分别为4—6HZ和10—15HZ，它与厂房的水平方向固有频率3—5HZ和屋盖垂直方向的固有频率10—15HZ接近或一致。因此，在实际使用中如发

7、生共振或接近共振，将引起的动应力达数倍增加，而导致墙体开裂，连接松动，门窗晃动，屋盖掉物，严重的危及结构安全。如某厂二台卧式空压机频率6.3HZ屋盖自振频率6.2HZ，每八分钟发生一次共振。即出现“拍”现象；又如某炼钢厂5台压缩机引起薄腹梁横向振动后进行了加固。又如某厂1—100/8,5—60/8（L型）空压引起屋盖和墙体振动显著，窗间墙体最大振幅达3mm，事后也进行了加固。对于装置在楼层上的≥8号风机，如因叶片磨损或损坏，螺栓螺帽松动，又未及时维修，则扰力增大，可能危害机构安全或影响精密设备的正常使用；甚至风机的锚固螺栓发生断裂。冷冻机、发电机等平