阻尼吸振器原理在惯性振动机噪声控制中的应用

　　惯性振动机械在工程中应用很广,如振动筛、振动给料机等。振动机械噪声高是众所周知的,通常噪声级都在90dB(A)以上,较大型的甚至超过100dB(A),所以控制振动机噪声一直是有关行业和部门所关心的问题,但是作为以机体振动为主要工作方式的设备,振动机噪声控制的难度很大,长期以来未能得到有效的解决。

　　惯性振动机是通过电机带动固连于机体上的激振器内的偏心轴旋转,产生激振力,从而激起机体的振动。理想情况下正常工作时激振力频率和机体的振动频率均为单一的,然而实际情况并非如此,大量的测试分析结果表明,振动机工作时机体不仅以工作频率做低频大幅度整体振动,而且还以各种不同的、高于工作所需的频率做高频弹性振动,这种高频弹性振动正是振动机噪声的主要来源。显然减小机体高频振动是降低噪声的重要途径,但由于参振的部位多、范围大,通常只能采取综合治理的办法[1～4],其中包括橡胶弹簧、橡胶筛板的使用、机体阻尼处理及局部隔声等措施。这些措施都取得了不同程度的效果,但是没有一个单项措施的降噪效果能够达到令人满意的程度。文献[2]可以说是综合治理的典范,问题是它只能用于新机的研制,不能用于旧设备的改造,并且成本也相对较高。

　　进一步分析,机体的高频振动表明系统中存在高频干扰力,这种干扰力来源于激振器内部轴承等零布件的制造和安装误差,这就是说激振器所产生的不仅是工作频率的激振力,还有高频干扰力。因而由产生了一种更为积极的降噪方法[4～8],即在激振器与机体之间安装一组弹性元件,以减小传至机体的高频激振力,进而达到减小机体高频振动的目的。这种方法效果比较显著,但如何选择系统参数才能获得最佳的降噪效果仍是有待于进一步研究的问题。本文将在此基础上采用理论分析与试验相结合的方法对这种降噪措施进行更深入的研究。

　　1　阻尼吸振器原理的拓展

　　根据振动理论[9],图1所示的两自由度系统运动微分方程为

式中:M1,M2为质量,kg;k1k2为弹簧刚度, N/m;c1,c2为阻尼系数,N·s/m;F1,F2为作用在两个质量上的干扰力幅值,N;ω为干扰力频率,rad/s;x1,x2为质量;M1与M2离开平衡位置的位移,m。

　　方程(1)的解为

式中:X1(ω),X2(ω)为系统的频率响应,

　　当F2=0时,通过适当选取参数M2,c2,k2,可以达到有效地降低M1振动幅值的目的。这就是常用的阻尼吸振器的原理。这里我们关心的是另外一种情况,令F1=0时,由式(3)得

式(4)反映出该系统具有如下两个主要性质: