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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
9 R. ~% Y' b$ J2 |  g  v/ `
0 i) |& w  b: \' G2 a! z    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。
" V/ k6 {+ z8 e; W6 m8 y1 U" ?% h0 V# v5 {, L% I+ }4 \( ?/ z: h# R7 h
    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。: b1 D7 d) M1 T

. K, \1 v: \! n" c: ~6 l" I    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。 + g$ v' ]. F% ~
- T8 h) d: D, ]7 h
    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,. h3 m# Y2 m! v

7 [+ e3 i# C/ x& d' K! V    “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。% m! r4 d( J. H# g" q' C8 L6 L* I
5 W  e" I' a# C* |

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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。" ^! J9 _( Z% }% L3 `  ?

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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 * {, Q9 k% ^# W) Y0 d/ U  s
减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。

; T5 n$ i) S9 a% u: K% R+ T回  版主
- t3 |& V8 h6 ?( }- J阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
7 T: M  w5 K' v0 t
. Z4 u0 l3 ]+ T& U3 g5 T; K$ T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。' x( ^8 `( G* w! M( @3 h5 V
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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 K: N8 L% _& H  K- v& X4 N( S1 h1 p0 j! O- N3 M
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
6 _2 w3 x1 C& S+ n/ ^; A回  版主 ( d5 R. G. [6 w5 G9 U3 a
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
( y: {5 m" i( I' y1 Y0 Z+ H
: x+ R1 z( k, ?) B( z7 f* a# r
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。0 ]" W, ?+ h* c5 f: x% X; j  K
+ e. m: g$ F6 X/ G9 P2 j  h
先介绍下隔振系统震动传递曲线:# c9 p/ {- m4 C5 o  l  u& H/ A
意义不介绍了,教材及网上都有。
, Y7 Q; q% q  y7 M+ X: U6 O6 phttp://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
% O$ R) c# c( k) S/ r0 N: a5 c- h( j; v  C! c) n

$ t* r% b0 ]$ Y6 P3 j8 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):
# R) V& l) A8 E  Q* _7 B3 f4 K/ c* D
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。+ `' a. Z$ P# t
  g9 _2 G2 W3 Z% R6 t; ^
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。
& [0 W% I& y1 D$ q: W, R# n8 d+ f* V& 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。% C' V: Z6 m. p. U4 I4 \% F7 k6 P) P

0 }  E  D. ]2 Z& z; y其他的类型不怎么了解, * z! t* d1 ^: f7 ^$ `* 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。
2 F2 p5 k' q; S# X
: e: ^  i- b; E  X! y* j; S1 M
, Q  l6 Z. e' i9 d/ Y9 D# C, j4 A针对楼主问题有两个方案建议:8 R1 o5 f6 X& z/ a) ?4 c' p
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。
! E7 {( F, M# A% l
; D( O8 p; M! q% E8 V2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。# u9 E# W1 C1 P  d' V
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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:6 N) o/ y+ P$ \; k: ~
  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。
    / v2 Z  L# t; g. }7 a9 `9 y9 W
  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。
% g0 c- s$ o3 ~$ w
1 e, h- q$ Q5 `+ P5 F2、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:} 。
+ n' A# |; R& `# m' ]
  J9 _* j( Q  j9 D( f7 L7 {2 c# u, C7 E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。
& Q" m: X# o3 r  s1 i: b
5 }1 j5 z+ B. N1 T) x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。. M1 s  Y2 q4 t' B( m+ V
3 Q+ l, A/ a( I0 p- @9 k9 ~1 L, V

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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 * G7 j/ G6 o" q6 M4 ]
全路面起重机的油气悬架,怎么样
+ S# L8 v! |; M* N& Z' Q
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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