负刚度于减震器制作之讨论

LIAOYAO

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& y; `, N+ Z1 x# m: r    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。
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    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。
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    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。
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  B3 v" \1 N! v+ d! j+ U    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，
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    “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。

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easylife

减震器选择有两个关键指标刚度（固有频率）和阻尼。
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LIAOYAO

easylife 发表于 2012-5-12 08:53
- b+ s# b3 b9 ?" _) G9 s减震器选择有两个关键指标刚度（固有频率）和阻尼。

  u% B+ U( L$ l, J8 L回  版主
- ~! i& o$ Z' s' t阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加；

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。

憨老马

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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.

easylife

LIAOYAO 发表于 2012-5-12 10:04
回  版主
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加；

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2 h  }! g! G0 J) e3 {. U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。

先介绍下隔振系统震动传递曲线：
0 f' P* m) p/ e( J" z4 P8 c8 w意义不介绍了，教材及网上都有。
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
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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 J2 W: f" L8 W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。
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% e# c0 H* x; @* f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。

/ J) ?  a, P% J* C/ _: Q' o  w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。

( n! C! d; o# D7 W其他的类型不怎么了解，
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。


针对楼主问题有两个方案建议：
4 H- B' E- b1 e" Z1： 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。
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6 }/ \+ ]" g8 p/ R5 b0 x2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz， 细节可以咨询供应商。
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LIAOYAO

1. 针对楼主问题有两个方案建议：
   
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。
   
3. 2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz， 细节可以咨询供应商。

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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。
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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:} 。

, }* U6 z1 G7 S; u9 R: n3 `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。

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。
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水水5

刚度就是固有频率么？

低调给谁看

都是高手 学习了

xiaoshxin

全路面起重机的油气悬架，怎么样

xiaoshxin

xiaoshxin 发表于 2012-5-13 09:22
全路面起重机的油气悬架，怎么样

这个差不多吧，还是根据你的质量和油缸的数量来定吧