2 控制振動傳遞途徑
目前工程實踐中對傳遞途徑的控制技術(shù)有多種,利用彈性支撐作為裝置隔振的方法是廣泛易行的一
種,尤其在礦山機械等重型機械中應(yīng)用更廣。隔振分為兩類:一類是用隔振器將振動的機器與地基隔離開,隔離和減輕振源對基座人體和周圍環(huán)境振動的傳遞,這是積極隔振.另一類是將需要保護的設(shè)備用隔振器與振動的地基隔開,以減少振動傳遞,即消極隔振.我們所有的數(shù)控機床都是安放在水泥地面上并用緊固螺釘進行固定。其實我們由上可得到啟示,為什么不能在水泥地下面再次安裝減震裝置從而大大的減小機械振動呢?所以我們應(yīng)該積極的研究隔振裝置,研制開發(fā)出新型有效地隔振裝置將是今后研究有效減小機械震動的有效方法。所有隔振裝置的設(shè)計都是基于振動理論以及由此得到的一系列計算公式。
2.1合理選擇參數(shù)以達到更好的減振效果
振動理論表明,激振力和位移都與頻率有關(guān),頻率可分為固有頻率和激勵頻率其中 = ( 是設(shè)備的固有屬性。與質(zhì)量分布等因素有關(guān),當(dāng) =時發(fā)生共振,振幅趨近于無限大,所以通常激勵頻率應(yīng)避開固有頻率。 積極隔振的傳遞率T與消極隔振中的位移傳遞率T可以統(tǒng)稱為傳遞頻率TR , TR表征了隔振效果的好壞。
TR=
由振動規(guī)律可知,只有頻率比 = /> ?時才具有隔振效果。此時增加阻尼反而使隔振效果變差,因此應(yīng)當(dāng)有較低的固有頻率和較小的阻尼,在機器質(zhì)量m已確定的情況下降低其剛度K可降低固有頻率,當(dāng) <<(即增大衰減率) 時即可遠離共振區(qū)。所以,在滿足強度要求的條件下, 選用低剛度材料制作支承件是減振的一種有效途徑。但單純依靠降低剛度和固有頻率來提高減振效果的方法有時并不可取。 因為隨著剛度的降低,系統(tǒng)設(shè)備的靜態(tài)位移會增加,這將給結(jié)構(gòu)設(shè)計增加難度,而且對于部分設(shè)備, 還存在著最低剛度要求的限制。然而對于數(shù)控機床而言,選擇較小的剛度材料可能會使機床在工作狀態(tài)下發(fā)生扭曲變形,導(dǎo)致加工出來的零件完全不合規(guī)格,成為廢品。更為嚴(yán)重的將會損毀機床設(shè)備甚至危及操作人員的安全。 因此,還要尋求其它減振方法以得到更理想的隔振效果。
2.2?合理制作設(shè)備的支承
上述通過合理選擇參數(shù)提高隔振效果時, 都是假設(shè)所激勵的簡諧力通過質(zhì)心,整個系統(tǒng)對稱,質(zhì)量中心位于隔振器的安裝平面內(nèi)。但實際情況卻往往很難相符,尤其是對于數(shù)控車床這種十分復(fù)雜的機械裝置。所以為了縮小這種實際應(yīng)用和假設(shè)條件的距離,提高隔振效果,應(yīng)重視設(shè)備的總體設(shè)計和布置,尤其是彈性支承的設(shè)計和安裝對隔振效果好壞有重要影響。
2.3?彈性支承對稱布置以避免產(chǎn)生耦合振動當(dāng)彈性支承對稱布置于設(shè)備的四個角處且質(zhì)心受到豎向干擾作用時,數(shù)控機床設(shè)備只受豎向干擾力且大小位置不變。彈性支承各頂點與質(zhì)心幾乎在同一平面(當(dāng)四個彈性支承沿縱向布置不對稱時,設(shè)備除伴隨豎向上)下振動的同時還作沿質(zhì)心橫軸的俯仰振動, 這就形成了多個方向同時發(fā)生振動的耦合振動。 可見,隔振器布置不當(dāng)就有可能產(chǎn)生數(shù)種振動形式同時出現(xiàn)的耦合振動!甚至出現(xiàn)六種振動同時存在的完全耦合振動。 振動規(guī)律表明:多一種振動形式就多一個固有頻率,也多一次引起共振的機會, 這對設(shè)備正常工作十分不利。 所以,為避免偶合振動這種復(fù)雜振動形式的發(fā)生,應(yīng)合理確定隔振器設(shè)備上的支承位置。數(shù)控機床一般都為非對稱機械裝置,所以我們應(yīng)該積極地采用實驗的方法測定出它的重心,然后根據(jù)機床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其布置選擇合適的支承位置來安裝隔振器設(shè)備。
3 小結(jié)
理論分析和實踐經(jīng)驗都證明,要把數(shù)控車床有害機械振動的影響減到最小,要綜合考慮工作環(huán)境,裝置設(shè)計,安裝方法等多個方面。除上述提到的方法外,還有許多行之有效的減振措施,如采用可調(diào)剛度彈簧或動力減振器等都可改善動態(tài)特性而起到減振效果, 但目前隨著工程技術(shù)水平的提高, 對機械設(shè)備的工作精度要求也越來越高,遇到的振動問題也更復(fù)雜。因此,開展振動測試和控制方面的高新技術(shù)研究勢在必行,對那些采取普通減振措施難以達到精度要求的精密設(shè)備。人們已經(jīng)研制了電控懸架及電控防振裝置等,這類裝置利用傳感器傳遞信息,經(jīng)微機識別處理,進而驅(qū)動執(zhí)行器對控制目標(biāo)施影響,達到抑制或消除振動的目的%。 目前許多發(fā)達國家已經(jīng)投入生產(chǎn)和使用, 相信今后定會出現(xiàn)減振效果更好,精度更高,可靠性及適應(yīng)性更強的振動控制途徑。
主要參考文獻
【1】許本文,焦群英.機械振動與模態(tài)分析基礎(chǔ)【M】.北京:機械工業(yè)出版社。
【2】翟開定. 機械振動的消減方法探討【J】.機械管理開發(fā), 2004,8(4):54-56.
【3】劉習(xí)軍,賈啟芬.工程振動理論與測試技術(shù)【M】.高等教育出版社,2006.5.
【4】何正嘉, 陳正,王太勇等.機械故障診斷理論及應(yīng)用【M】.高等教育出版社,2010,6.
【5】Mccable S L, Hall W J. Assessment of Seismic Structural Damage.1999(09).