减振垫铁的基本原理及典型结构

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1、*+,-./,0,+1.2/-+3.4546,+152-7-5489-./科技纵横减振垫铁的基本原理及典型结构赵宏林!，王燕生"#!$石油大学#北京%机电学院，北京!&""’(；"$北京市长城机床附件厂，北京!&""&)%摘要：文章介绍了减振垫铁的减振原理和几种典型结构，分析了其承载特性和频率特征，提出了应用中应注意的问题。关键词：减振垫铁；结构；承载特性；固有频率中图分类号：*+,-,./(文献标识码：+文章编号：(&&01,-223%&&’4&(1&&%)1&-+5678#97:87;<=5:>*?;785<@A9B8AB9=CDE7<<=>$9C:DC9F7G95

2、A7C:H5I;7:JKLMNLC:JO<7:PQMRST5:O6U=:J减振垫铁除了有传统垫铁的作用外，还有减振的效一个隔振系统的性能可以用系统的传递率来描述，用。而垫铁的联接或隔离振动作用则要看设备本身的状即系统的输出能量与系统的进入能量之比。况和地基状况，如果有比较好的地基，则可以通过刚性垫铁，使设备与地基固联，以增加设备质量，降低设备重3%4心。如果设备本身具有较好的动态性能，则可以通过减振垫铁，使设备与地面实现弹性联接，以减少振动的相互传递。式中：*———传递率MCBA———系统输出的能量3传一、减振基本原理递的力4M7:———进入系统的能量3干扰力4!———

3、阻在着重研究减振垫铁的作用时，可以将整台设备看着尼比D>———干扰频率D:———固有频率是一个整体，于是整个系统可简化成如图!所示的单自由图"给出了在不同的阻尼比的条件下，传递率与频度振动系统。由动力学知识可知，该系统的固有频率为：率比之间的关系。(!DV3(4式中：W———垫铁刚度值3RXI4%!"I———设备的质量3WJ4控制震动的有效手段有两个，一是控制固有频率，另一种就是控制阻尼。为了有效地隔离振动，常在垫铁的结构中附图!单自由度振动系统加高阻尼材料，通常认图"传递率与频率比的关系为，对振动进行有效控制的阻尼比!的最小值为&/&,。由图"可以看出：由下表可以看出

4、，橡胶是比较理想的材料。(4在非常低的频率区3D>XD:#(4，输入的振动等于输出的振动3传递率等于(4，输入的位移基本上等于输出的位移。%4在固有频率区3D>XD:$(4，系统的运动处于共振区。由式3%4可以看出，此时如果忽略阻尼的存在，即!V&，则传递率*将接近无穷大。随着阻尼的增大，共振处的传递率将减小，当然所有的真实系统总是具有一定的中国环保产业!"#$%&&’(—%)—科技纵横’()*+,)-)(.+/,*(0+1213)(.2/*4*2156*+,内阻尼，因此在真实系统中不可能存在!."的情况，但注意的一个问题。由此也证明了阻尼的重要性。如果隔振垫铁的工作频

5、率)—螺栓接近于机床系统的固有频率，或隔振垫铁的阻尼太小，’—螺母就会因为能量放大而带来许多问题，甚至会对机构设备!—垫圈带来灾难性的损伤。(—设备*—平台!/如果频率比等于’0即12314.’/，则传递率再+—固定螺母一次下降到)，这就是所谓的交叉频率。低于此频率的区,—底衬域称为放大区，其传递率大于)；超过此频率的区域称为-—橡胶隔振区，其传递率小于)。作为减振垫铁，应该起到减振与隔振的作用，所以应努力使123145’，为了使隔振效果明显，一般取12314%’。二、弹性减振垫铁的结构减振垫铁的种类很多，也是目前国内外比较常用的垫图$水平调整式减振垫铁铁。它们都有一个

6、共同特点，即在刚性结构上都附加了弹!6囊式空气弹簧减振器性材料或阻尼材料，最常见的就是橡胶和阻尼胶。由于这在气囊内充入一定压力的气体，由气囊起到支撑设类垫铁发展很快，使其在减振与隔振方面发挥了重要作备的作用，见图!。其垂向高度的调整可以通过气体压力用，所以其应用场合已不仅仅局限于设备的地脚处，还经做微调。为了安全起见，在气囊内放置了安全支撑。显然常用于振源与主体结构之间0如电动机与主机的连接处/。这种减振器具有固有频率低的特点，能有效隔离较低的)6契块式弹性垫铁振动频率，多用于精密设备的隔振中。但也有可调高度图"为钢性垫铁，契块式弹性垫铁是在刚性垫铁的小、需要定期检查气

7、体的泄漏等问题。基础上经过简单改进而来的，其基本结构见图#。对比图"和图#，可以发现契块式弹性垫铁与刚性垫铁的不同点主要是在上块)的上部及下块!的下部都附加了整块的橡胶材料。其调整水平的动作原理与刚性垫铁相同。这种垫铁的特点是刚性较强，承载能力较大，并具有一定的减振效果。)—上盖板’—压环!—橡胶囊(—腰环*—橡胶垫+—下盖板图!囊式空气弹簧减振器(6橡胶减振垫)—上块’—契块)—上块’—契块橡胶减振垫就是完全用橡胶材料制成板状结构，垫!—下块(—螺栓!—下块(—螺栓附于设备底部，起到减振和隔振的作用。由于板状结构图"刚性垫铁图#契块式弹