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负刚度于减震器制作之讨论

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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
0 m. G2 Y5 D  {$ ~: x
6 y/ |7 C, n9 o9 \+ j/ M' b6 W    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。$ u8 p$ p/ {; E* \4 _( {. h

. z* B: q* M, l; g8 w/ K9 V! P    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。
$ T/ R  K; o  B7 `
- F8 x$ h( _7 M0 s    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。 , P8 {( d+ n( I
- a4 F8 z2 M) I" n7 C
    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,# X9 E+ g- G! G; ^( t9 N/ V* ?

! b5 Y2 ?7 L4 ?8 B/ q1 F    “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。( Z+ z" p5 S' e
; n) x) V$ T" S# i: n; t2 i% M% q

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  • · 基础|主题: 799, 订阅: 89
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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。0 q4 n7 g! h7 e: ~3 {7 L

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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 % d* c- H" Z) q. X
减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。
" Q( u- [) e% a* K7 c
回  版主 ' u: L9 A1 L7 I6 }! E( ]' L- R
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;9 N* w+ z: T* ]4 C; \7 |

  j" B; m7 f1 K4 Y$ F0 S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。
/ ^6 x% |7 @3 S* n' T; \6 m
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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 4 W' S; N' ]# K
4 p% t4 Y/ }! C" i, [' r! d7 Z
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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发表于 2012-5-12 11:49:02 | 显示全部楼层
LIAOYAO 发表于 2012-5-12 10:04
3 j/ A/ B1 i3 o$ |# g& T# H# H回  版主 % }. ~. m, h& A, _
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
6 _/ {- W  m0 Z) ^& _/ Z  l# O! l

& ]( j! n3 k  W+ l* i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。+ i. i/ Y! t; q8 p
9 @( {" f5 i8 T/ g3 M! z) b. [) z
先介绍下隔振系统震动传递曲线:1 ]0 b5 M; y4 Z0 H4 |! i3 n
意义不介绍了,教材及网上都有。" Y: `) n4 Q% k% j' D9 n
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=rjt6 }$ `3 j2 b0 [0 v0 o2 g$ S8 x# \

: [! a' h( y' o/ H! E) e8 k7 ]4 _/ v$ W1 G# r) y( {) O
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):- \# ~2 n; a: s# L
) {% l! d% ~9 I
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。
9 y* ~, ^9 Z5 w. B5 H5 o3 R4 n) P( Y% F% }% |+ w
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。, q8 @! x: j1 g1 f

% S0 L' _; O" h, |8 t  v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。
3 T" e4 j  |0 h# V" z9 h
1 B7 z2 z! L+ [2 v8 A其他的类型不怎么了解,
4 r( _  Y; W! a* T1 C6 S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。
. P/ r, L( q0 `' I; v' [
) K+ [1 ?* S) i5 p2 I; O* `4 o5 }
针对楼主问题有两个方案建议:
1 D3 D! \, k4 t$ \* E/ K1: 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。
; M) h2 c( M- {! h0 B: B! X3 \! R# l. @! ^. j9 ^
2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。
  I9 @) a' v2 \# p( L- l0 ?# h, B3 ?. D" A9 S

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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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 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 y3 F1 Z1 y! T# E
  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。
    ! W  e" W8 a: Y; i" C; b
  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。
: z0 S2 y/ o4 g, b4 H" e* U! A3 O2 f5 q# j* M5 F
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:} 。. \8 n! H: E% c- X- q
" R, r% S; ]/ W
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。
4 |, b/ P# J& p! s5 z! R1 ~5 P4 \0 [: x" g. H. R: z% a
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。
. A) _  a9 Q" B6 B* U
4 q$ J- m! Y& N( K5 M' @' y

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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?
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发表于 2012-5-13 00:48:41 | 显示全部楼层
都是高手 学习了
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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
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发表于 2012-5-13 10:26:47 | 显示全部楼层
xiaoshxin 发表于 2012-5-13 09:22 ' ^& n, d+ D2 W8 k, T4 x3 g
全路面起重机的油气悬架,怎么样

" F/ @  y. t) R6 L; K- F; Y2 o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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