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负刚度于减震器制作之讨论

 火.. [复制链接]
发表于 2012-5-12 01:58:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 LIAOYAO 于 2012-5-12 02:01 编辑 ) M& o. q8 J( k1 x: Q8 L
/ K+ V8 t$ a$ _8 }2 l5 @+ c( e
    前段时间制作了几套弹簧橡胶减震器,用于SPM 130以下的冲压机上,效果还不错,改善了车间地板震动的问题。照片曾发表于“振动与噪声专题,大家参与 ”,为方便讨论再转贴于本帖。9 k7 x* H' Z3 U2 O+ r% b5 z

2 T+ l/ i! v6 ]5 b4 B0 _4 }    同类型的减震器使用于1100KN、800KN和600KN等不同吨位的冲压机,其中有冲压速度达170 SPM的冲压机就效果不佳,整部机器晃动过大,不能满足车间的要求。+ p  k: M  @& j# [1 B
( r' t( m: l4 \$ K' Y
    重新查核资料并经过计算后,明白失效的原因在于减震器的固有频率不合宜,目前固有频率为 3.1Hz,共振区在2.3~4.33Hz,和实际验证的情况吻合,即冲压速度从140~260 SPM都不能满足车间要求,而这区段的冲压速度是车间常用的生产速度,只有降低减震器的固有频率方可满足SPM 130以上的这些机器上。
+ B; Z8 J, X! J$ o3 D5 k/ E) v4 N$ Z2 y2 B0 L/ w
    想过用不同的机构或阻尼物来降低固有频率,都很难低至 1Hz;提高固有频率则震动也会增加,就不是俺要的结果。在搜寻资料时有个词映入眼中,这又激起无限的希望,“负刚度”可以和“正刚度”相抵,那么要制作出固有频率 1Hz的减震器就不再是那么艰难咯,
) G& a: y' Z* N4 z1 H
% U0 S9 ^0 P1 p) D; y    “负刚度”和俺刚认识对它还不清楚,路过的老师有认识“负刚度”的还请驻足指导。 感谢。
( k3 [5 V; q! S) N9 d& Y( Q% \- d3 ?8 g. h8 W4 N

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发表于 2012-5-12 08:53:14 | 显示全部楼层
减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。: f" @# P6 a/ h2 `) g9 H

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LIAOYAO + 1 俺加分的权限只有 1 。
老鹰 + 10 热心助人,专业精湛!

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 楼主| 发表于 2012-5-12 10:04:29 | 显示全部楼层
easylife 发表于 2012-5-12 08:53
% a4 s6 U( r+ {! ^) W7 j2 S减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。
6 d1 Z$ U: F+ k/ M
回  版主
$ H' G2 ^5 N( P# x  d阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
9 ^6 o/ {0 X5 J! ]  s
* S4 ~. I4 {$ C; u( A# K% m去年也试过环隙液压缸,就有发生“闭锁速度”使得震动直接传达到地板。
; |8 y$ ?+ X6 j' K; q3 w6 p
发表于 2012-5-12 10:33:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 憨老马 于 2012-5-12 10:42 编辑
+ n' W. w$ {- `' i8 T) z" ^2 Q
2 ]! s: B* t/ D- l  G4 u& ]因为经常做设备安装工作,个人对此问题很感兴趣,但觉得大吨位而且有冲击的机械,光靠减震器是很难满足要求的,安装此类机械还必须在地基的设计上解决根本的问题,如将其设计成悬浮式的,与车间地面有隔震带,基础垫层有足够深度和宽度.

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游客
  发表于 2012-5-12 11:55
将减震器和机器做成一体应该是由机器制造厂决定,并无不可;一般机器易山寨,减震器相对难一些;再就是成本和售价的考量问题咯。  发表于 2012-5-12 11:55
是否将减震器和机器做成一体?  发表于 2012-5-12 11:22
百来斤轻量级的也搞了过;设备重量不是问题,问题在减震器载荷要如何和重心点吻合或很接近。 俺的冲压机减震器四个一套使用,没个减震器的载荷都是不同的,必需和机器搭配。  发表于 2012-5-12 11:11
回 马老 大吨位不是问题,问题在于设备的振动频率和冲击量于减震器的搭配。目前已制作出设备自重22吨的减震器。  发表于 2012-5-12 11:04
赞同,应该全方位考虑  发表于 2012-5-12 10:53

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LIAOYAO + 1 感谢 马老的意见。

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发表于 2012-5-12 11:49:02 | 显示全部楼层
LIAOYAO 发表于 2012-5-12 10:04
+ e3 t* I! |# T% S! l回  版主 # M* z: c5 c# q2 X. `
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;

' E; i, ^: m/ D* I) C$ {) Q/ `: F& s
这个问题很有意思,前两年也做过类似工作,是对一台精密设备进行被动隔振系统(passive vibration isolation system)改造,近一年下来最后满足也设备工作环境要求。
8 N' P) I9 h8 g$ k, F5 _; E+ v
' Q8 O/ r5 W( a' E2 a$ k) s先介绍下隔振系统震动传递曲线:
+ }% D" K( r& R4 [* [( O" ^意义不介绍了,教材及网上都有。; T' P4 P8 V9 {0 m1 z' Y
http://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=vibration+transmiss+curve&source=web&cd=1&ved=0CHMQFjAA&url=http%3A%2F%2F203.158.253.140%2Fmedia%2Fe-Book%2FEngineer%2FVibration%2FShock%2520And%2520Vibration%2520Handbook%25205th%2520Ed%2F70811_30.pdf&ei=s9WtT9n4FqmjiAe6iPz0CA&usg=AFQjCNF3v5yifqH-4iI2NwMaz9u1nP4zvA&cad=rjt
4 m6 j) x- W; e4 S9 E" b6 n$ b

1 W; X. ?! i2 }/ L$ u' h我的理解是:被动隔振器主要有一下几种(主要讨论竖直向单自由度隔振处理):
0 c# ?9 T( [2 W' C! Z7 o8 q/ z$ I$ ?% _+ C4 \; q2 C/ \
金属弹簧: 系统固有频率可以做到很低,但是阻尼很小。优点是 扰动源频率和系统固有频率差很远时, 隔振效果非常好。 缺点就是一旦共振放大很严重。
3 ~; K  u! J0 ^2 \  V4 `0 j
: z/ m% l! d( O7 ]" ^, ~1 @% H/ a; K橡胶减震器:一般最低频率可以做到10赫兹左右,阻尼一般。减震效果一般,成本低,适合常用。/ W5 s" t! C+ B3 |/ O6 K% e
. X  {5 H& A- t) t
空气弹簧减震器:频率最低可以做到1赫兹左右甚至0.5,好的阻尼可以调节(两个气室)。高级的可以加水平调节系统,这样系统即使重心变化设备也不会倾斜-- 如三坐标应用。 隔振效果好, 适合要求要求高的场合。 缺点是成本较高,高级的点需要气源持续供气。
5 W9 F" ]# m) W7 t( r/ b; P, q# s3 ~3 U
其他的类型不怎么了解, 8 k9 ]% a1 {% }7 E5 j
当初我是要隔离随机振动,从橡胶减震器+单室封闭空气弹簧 最后升级到了阻尼可调,带水平调节的两气室空气弹簧, 还加了配重降低系统频率。试验结果证明效果很好。7 x* `7 u  c$ b# S

- ^/ i+ L* X# h, }% v1 d# c& N* Y
3 t4 }! P, g* y针对楼主问题有两个方案建议:" Q) Q. t9 ^/ D) X2 k
1: 还是采用橡胶垫类型减震, 同一种减震垫,在100吨重设备上有用,但放到10吨设备上隔振效果就一定没有那么好了。 因为系统频率和重量有关系,这个可以参照供应商的产品数据曲线, 如http://www.bilz-usa.com/isolation_pad_materials.htm  (进入网页后顶上的链接里面)。 所以应该真的不同重量和频率的设备选用不同德减震垫。
2 |) o% `- F2 S2 S* `/ `. p+ T; k8 O3 p  O
2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。
0 A! C4 K0 H' n' c6 Z5 E- U$ E) \6 ]% K8 ~1 B

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指导不敢当,交流,学习,呵呵  发表于 2012-5-12 12:03

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LIAOYAO + 1 感谢 版主的指导。

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 楼主| 发表于 2012-5-12 14:11:57 | 显示全部楼层
  1. 针对楼主问题有两个方案建议:
    4 b( B8 j0 O0 N1 B1 I  t* D
  2. 1: 还是采用橡胶垫类型减震, 同一种减震垫,在100吨重设备上有用,但放到10吨设备上隔振效果就一定没有那么好了。 因为系统频率和重量有关系,这个可以参照供应商的产品数据曲线, 所以应该真的不同重量和频率的设备选用不同德减震垫。
    ( h1 \& j- `* W# e5 H
  3. 2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。
复制代码
1、由于钢架冲压机的重心比较高,而机架左右宽度偏窄,因气垫高度有110mm高,为防止使用操作问题而产生的隐患,如气垫失效或发生共振导致倾倒事件,暂时不考虑。
" Z9 i/ \% Y  _9 a3 D( M! [9 Q7 A) a8 e1 X/ ^. z2 @
2、橡胶垫的固有频率一般比较高,减震效果会比固有频率低的减震器要差一些。在改装前就是使用台湾生产的橡胶垫,效果就是老总来车间说“你们要拆我的厂房啊”{:soso_e113:} 。; W. t5 L& D& s8 C

" y2 V7 t9 ^7 A不同重量和频率的设备选用不同的减震垫,事实就是如此,俺在高速冲床用的就不是这样的,是用粘滞阻尼弹簧减震器。弹簧配置是依据设备不同而不同,也可以在相同的设备使用不同的弹簧配置。
6 c0 Q: R( ~6 K* }2 ~
. q3 p7 D. ^5 b: V2 c/ P$ T% J过些天后还要试摩擦型的阻尼器,零件已发包制作中。 试后结果再于本帖和大家分享。/ O" l, @9 m) R+ h# ~  Y  ]
  ~+ b% t! `$ }

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发表于 2012-5-12 20:51:40 | 显示全部楼层
刚度就是固有频率么?
发表于 2012-5-13 00:48:41 | 显示全部楼层
都是高手 学习了
发表于 2012-5-13 09:22:56 | 显示全部楼层
全路面起重机的油气悬架,怎么样

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游客
  发表于 2012-5-13 10:08
工作高度可以低于70mm吗?  发表于 2012-5-13 10:08
发表于 2012-5-13 10:26:47 | 显示全部楼层
xiaoshxin 发表于 2012-5-13 09:22 . \7 ~3 U; U6 q9 |) P5 I
全路面起重机的油气悬架,怎么样

0 S+ Q2 ]3 f* J' G! G5 u. |这个差不多吧,还是根据你的质量和油缸的数量来定吧
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