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机电设备振动和噪声的成因和解决方法

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机电设备振动和噪声的成因和解决方法

发布日期:2017-01-09 作者: 点击:

机电设备振动和噪声的成因和解决方法


贵州机电设备告诉大家噪声来源于振动,解决好了振动问题,噪声问题也会迎刃而解,所以本文表面是探讨振动和噪声两个问题,其实是同一个问题。

振动的两个基本指标是振幅和频率,解决振动问题,就围绕着这两个概念展开,要么降低振幅,要么调整振动频率点。

频 率可分为固有频率Wn和激励频率W,固有频率源于产品的结构特征,由质量、质量分布、质心位置、刚度等多个因素和多个因素间的相互作用所确定。固有频率计 算公式为(公式1)k是物体的刚度,m是物体的质量。激励源的频率点应避开固有频率Wn。当Wn=W的时候,就发生了谐振,谐振时候的振幅最大。

当频率比(公式2),即进入隔振区,使振动传递系数小于1,才有减振和隔振效果。在机械质量m已确定的情况下,降低其可降低固有频率。

若Wn<,既增大衰减率,又远离“共振区”。例如,当阻尼比<0.1,频率比为3.6时,就可衰减90%的振幅。

有了以上的理论基础,下面是几个基于上面理论的解决办法。


1从振动发生源上处理


从振动源上处理:既然是激励频率落进了1.414Wn的范围内,那就想办法使激励频率提高,常见办法有:

如果是步进电机,就对步数细分,通过细分改驱动脉冲的步进频率加倍使步与步之间的差距缩小;

贵州机电设备告诉大家如果有减速器、传送带、传送齿轮,就通过改变主动轮与从动轮的半径比值,改变传动比,这样被驱动的终端要想保持原来的速度,主动轮的转速势必要加快,转速和激励频率成正比例,激励频率提高,后面的震动感应固有频率未变,两个频率错开,震动自然减弱;


2从振动传递路径上处理


如果振动源是不可避免的,那就在传递路径上加隔振措施处理,从原理上看,刚性越强解决办法如下:

传动轴用弹性联轴器,这样避免了轴和轴不同心的转动下,力矩传递不受损失,且轴和轴不对心而带来的相互周期性刚性位移也可改观,这种周期性相对位移是震动和噪声的根源;

传动之间用皮带轮柔性连接,振动源与支撑件基座间加缓冲减震材料或装置;

弹簧悬挂振动源,对缓冲减震很有作用,但会有三个问题需要克服,一是启停时机器会抖动,二是不能传递力矩,因为弹簧本身是不能传递扭矩的,三是运输时要考虑固定,装机后还要拆去,比较麻烦;

设计导振措施,把振动导走,振动仍在,但离我们较远了。常见的是大发电机,在固定在地面的时候,在基座四周挖沟,孤零零的形成一个沟里的地桩,振动从地下传出去,到了楼房的时候,再通过楼房地基往上返,会把振动减弱好多。


3对振动感应系统的处理


振动源解决不了,传播路径解决不了,或者解决成本太高,可以在受震动点改进,虽然这个办法不是首选,具体的方法如下:

贵州机电设备告诉你在满足强度要求的情况下,选用低刚度材料制作构件(特别是制作支承件)是一种减振的有效途径。Wn降低,远离了激励源频率W;对自行式机械,将刚性悬挂改为 弹性悬挂;对固定设备,将弹性件、阻尼件和质量件构成串和并联、先串后并或先并后串等多种形式组合系统的弹性支承装置,都能按照我们的预定要求,使系统的 等效刚度低于原有的刚度,从而达到减振的目的。

加重固定基座的质量,降低固有频率点;

注意单纯依靠降低刚度、降低固有频 率来提高减振性能有时并不可取。一是随着刚度的降低,系统设备的静态位移也会增加,会使空间布置、弹性尺寸、结构设计带来困难。二是对于不同工作要求的设 备,通常有一个最低刚度的限制值,尤其是有力矩传递、力传递的时候,单纯降低刚度也不是办法。

另外可以实施结构的合理布局,分析预计到产品使用中将处于既有竖向振动,又有俯仰角振动等耦合振型时,注意结构的合理性,质量对称分布的可能性,并确定出振幅为零点结构上的“节点”,以便对振动敏感的机械仪表、仪器或驾乘操作者坐椅能设置在“节点”或其附近。


4共鸣空腔的处理


有 时候会遇到一种情况,把机器装起来,噪声很大,但振动幅度也不是很大,把机器拆开,噪声明显减小,这个现象是共鸣,共鸣的产生是类似音箱效果的共振,处理 的办法是把空腔破坏掉,空腔内的传播介质是空气,在空腔中波动,空气波激励机壳产生轻微振动,尤其是对开模具的注塑壳,壳内有电机等传动装置时,容易产生 这种现象。

针对其产生机理,实施反向工程设计,破坏其空腔和空气震动传播的路径,破坏壳体薄壁的震动,解决的办法是在机箱中加空气隔板或海绵,挡住空气的震动传播;另外是在壳体上加筋,使壳体的刚性增强,这样即使有震动空气传到壁上,也不会产生壳体的微小变形产生震动进而成为共鸣。


5注意的问题


通过调整频率点的方式实现减震时,机器启停的过程会出现瞬间加速或减速,这样激励频率会经过固有频率点,例如步进电机支撑机构固有频率10Hz,步进电机的 频率100Hz,正常工作状态下,100Hz的激励频率肯定不会引起共振,但启动时,得经历0Hz—10Hz—100Hz这样的过程,停机时得经历 100Hz—10Hz—0Hz的过程,所以会出现启停过程的震动,如果机器设计要求较高,不能不考虑这个影响。

振动规律表明,具有多种振 动,多种振型,并且总是以最低的固有频率所对应的振型为主。在既有竖向振动又有俯仰振动的耦合振型时,为避免产生剧烈的俯仰振动(因人和设备对俯仰振动耐 受力更低,破坏性更大),在激励频率W、俯仰角振动固有频率Wn1.和竖向振动固有频率Wn2之间,使W>Wn1>Wn2成立,实践证明有利 于系统动态特性。

设备的弹性支承能实现震动隔离,但布置不当,则易引起耦合振动。当弹性支承对称布置于设备的四个角处,当质心处于受到竖 向干扰力作用时,设备只作竖向方向振动,并不会引进其他型式的振动,当干扰力大小位置不变,弹性支承各顶点与质心几乎在同一平面,但是由四个弹性支承沿纵 向布置不对称时,设备会伴随竖向作上、下振动的同时,还作沿质心横轴的俯仰振动。这种多个方向同时发生的振动称为耦合振动。如果在沿横轴方向的支承布置也 不对称,那么就会引起共振型同时出现的耦合振动。多一种振型,就多一个固有频率,也就多了一次引起共振的机会。这对设备的正常运转不利,也使弹性支承装置 的设计和使用带来很多的困难。

激励频率的产生一是来自自身,一是来自外界。自身的激励频率在多数工况下,要么是工作任务要求所确定的(如 在某一确定的转速下工作),要么是随机的无法控制的(如自行式设备由地面不平引起的激振)。由于旋转的不平衡会使旋转机械形成故障,例如风机转子,烟气粉 尘粘在叶片上引起风机的不平衡运转,在工艺上过滤粉尘、烘干等措施都可以削减振动。

贵州机电设备告诉大家以上是震动和噪声的常见问题和解决思路,再有高深的我也搞不懂了,就得找振动测试仪实地测一下,确认频率和振幅,顺藤摸瓜,逐步往外延伸测量,跟踪到振动源,然后再分析找到在哪个环节解决问题的简便而经济的办法。


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