振动控制:减轻物体振动并阻止其传播-中文百科频道

简介

从广义上讲，振动控制包括两方面内容：

（1）有利振动的利用；

（2）有害振动的抑制：抑振（即振动控制）。

振动控制的任务：通过一定的手段使受控对象的振动水平满足人们的预定要求。采用隔振、吸振、阻尼等技术措施以减轻物体振动并阻止其传播。其目的是保护人及灵敏仪器设备免受振动的影响。

研究背景

振动控制在现代工程中应用十分广泛，很多工程因为没有考虑共振效应而失败，造成经济上的损失和人员上的伤亡。因此，其研究价值不言而喻。

工业和运输业中广泛采用机器作原动力，机械振动的危害越发严重，振动控制要求日益迫切。汽轮机、水轮机和电机等动力机械，汽车、火车、船舶和飞机等交通运输工具，以及工作母机、矿山机械和工程机械等，都沿着高速重载方向发展，其振动也日益强烈。精密机床和精密加工技术的发展中，如果离开严格隔振的平静环境，工作就不正常，无法达到预期的精度目标。材料工业和建筑工业的发展中，广泛采用高强度的建筑材料，建筑高度不断攀升使得建筑受风载激励后振幅达几米之大，难以满足舒适和安全要求，倘不能减振，此类高楼就无法继续发展下去。飞机、导弹、坦克、战车通常在最为恶劣的环境中工作。因此，军工部门对减振环节的要求也日渐增多。尤其是如今的精确打击方向的研究，更需要减振理论的支持。

无论是民用工业还是军事工业，其产品性能都与减振技术密切相关。产品性能又决定了企业的利润效益。因此，关于振动控制的研究永不过时。

分类

按照所采用的抑制振动手段可将振动控制分为5类：

（1）消振：消除或减弱振源，治本方法，但是从技术上来说，还没有成熟的技术可以有效地消除震动源。

（2）隔振：消除或减弱振动传输。在振源与受控对象之间串加一个子系统（隔振器），以减小受控对象对振源激励的影响。

按照传递方式，隔振分为：

a．积极隔振：用隔振器将振动着的机器（振源）与地基隔离开，防止或减小传递到地基上的动压力，从而抑制振源对周围设备的影响。隔离振源。

b．消极隔振：将需要保护的机器用隔振器与振动着的地基（振源）隔离开，防止或减小地基振动对机器的影响。隔离响应。

注：积极隔振与消极隔振虽概念不同，但实施方法却一样，都是把需要需要隔离的机器安装在合时的隔振器（弹性装置）上，使大部分振动被隔振器所吸收。

（3）吸振（动力吸振）：在受控对象上附加一个子系统（动力吸振器），产生吸振力以减小受控对象对振源激励的影响。

（4）阻振（阻尼减振）：在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗能量使响应减小。

（5）结构修改：通过修改受控对象的动力学特性参数使其振动满足预定的要求，不需附加任何子系统。

来源分类

可以分为自然振源和人工振源两大类：自然振源如地震、海浪、风振等；人工振源如各类动力机器的运转、交通运输工具的运行、建筑工地打桩和人工爆破等。人工振源产生的振动波，一般是在地表中传播，通过建筑物的基础或地坪传至人体、精密仪器设备或建筑物本身，这将会对人体和物体产生危害。

隔振和阻尼

隔振

隔振是利用振动元件间阻抗的不匹配，以降低振动传播的措施。隔振技术常应用在振动源附近，把振动能量限制在振源上，不向外界扩散，以免激发其他构件的振动；也应用在需要保护的物体附近，把需要低振动的物体同振动环境隔开，避免物体受振动的影响。采取隔振措施主要是设计合适的隔振器。隔振的原理是把物体和隔振器（主要是弹簧）系统的固有频率设计得比激发频率低得多（至少低3倍）;但对高频振动要注意把隔振器的特性阻抗设计得与连结构件的特性阻抗有很大变化（至少差3倍）。为此,隔振器如用钢丝弹簧，还要垫上橡皮、毛毡等作的垫子。在隔振器的设计中，还应该考虑阻尼的作用。对启动过程中变速的机械，设计隔振器时应加阻尼措施，以免经过共振频率时振动过大。

阻尼

阻尼是通过粘滞效应或摩擦作用把振动能量转换成热能而耗散的措施。阻尼能抑制振动物体产生共振和降低振动物体在共振频率区的振幅，具体措施就是提高构件的阻尼或在构件上铺设阻尼材料和阻尼结构。如近年来研制成的减振合金材料，具有很大的内阻尼和足够大的刚性，可用于制造低噪声的机械产品。另外，在振动源上安装动力吸振器，对某些振动源也是有效的降低振动措施。对冲击性振动，吸振措施也能有效地降低冲击激发引起的振动响应。电子吸振器是另一种类型的吸振设备。它的吸振原理与上述隔振、阻尼不同，它是利用电子设备产生一个与原来振动振幅相等、相位相反的振动，来抵销原来振动以达到降低振动的目的（见有源降噪）。

隔振和阻尼的关系

一般情况下，隔振设备和阻尼设备的功能是差不多的，两者是相辅相成的，所以在选型的时候，一定要挑选合理的平衡点。在某些强振动环境中，采取若干振动防护措施，也能消除或减轻振动对人的危害。