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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
" I2 M/ y( w$ }' d: Y% a' U4 w( A$ r6 F2 }- s
    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。! r, m# e$ }+ A/ W6 T# F+ Q+ r1 E+ @

; {7 |2 \9 p* @9 m4 C    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。
' {* x. c, k' m! x8 O) Y
6 v# b" z1 R* ]    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。
6 E# l- w' W0 |
( f4 y5 F, [# a" J, `    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,9 O; x& ?: w5 M7 K1 J0 x

4 Q& ]/ c. o8 a$ z1 a    “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。
& F" {! z- B6 C6 h0 p& W8 q, p0 g$ I. v+ o

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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。
# e& W2 z! `: b/ D5 R' l" g' P

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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
+ [+ V' g4 o0 ^. L% G减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。

* J* |7 k9 s! @0 J* N& W3 V; t! W回  版主
) y3 [  w- \4 Q# Z1 r6 p- E- V阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
, c, ^" k8 ~6 ]1 m8 g" P1 \
* x, ^# t$ i& y. `& C% e; M5 J, J5 k, 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。% V) W& t9 y9 e
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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
% o8 D& Z: U4 k8 P  z! c" ]& A
9 o9 B9 |& k/ o5 d2 W8 J* V; l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 5 H6 H- t+ N, @- x! [) ~$ c& d4 a& a
回  版主
& q8 k: e$ h$ l+ y. u% ?. K阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;

" G5 B; F! E  q  [2 t5 a) c
6 r0 r& S9 I& ~3 Y% N. y8 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。
4 ~( k8 r0 u- r2 f
. c" s8 |. u- l) U2 `. b* d先介绍下隔振系统震动传递曲线:4 ?7 n" I3 `; s6 E8 O6 M3 W
意义不介绍了,教材及网上都有。
* C" S' v; P# H/ d7 y# j7 Chttp://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
( k4 y6 m2 E3 R; Q6 Q6 K2 O" l
8 F  T2 J, K/ f; X4 X7 h& ?: g, _$ E/ ^4 @4 R& K
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):' `; V" y) T& y. }, L: L: s
* ]5 J2 g4 V6 r# _2 e' O$ g
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。8 U1 |$ t0 u0 t$ o) M

: ^4 R+ R; F$ K/ n$ X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。8 O, a3 S/ W: w3 [! B0 R7 [9 C

5 S& H' O" M* @7 @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。
' U# P/ p6 X/ l! T" H6 W1 q; i. Z# ?) v9 S1 l" r  r# }9 U, e1 S
其他的类型不怎么了解,
- Z+ S) ~; m7 x+ H% D0 t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。- j: d! ]1 Q9 Z+ q3 \

/ Z* R" {4 O0 U0 O7 g' ]
8 B2 N; |  l( _4 g, c! r针对楼主问题有两个方案建议:
8 e- A7 B- d6 T2 _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。
5 A5 _8 {  _8 p, c# w' p7 W
5 a2 t- ]' W* \- _# h  T' r2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。! A* K* X. W- N) S% d; k
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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:* S8 [$ p4 |) |: a) D1 ^
  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。6 r2 A1 D3 {" C1 M; w7 N
  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。, t9 l0 X% o, X* t# `

$ X" Q6 }4 `% [/ k3 Z/ I2、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:} 。( r# w+ N) H8 T; A: Y5 N& T

6 P; O8 l* M9 G  q" z' n. f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。3 E* j1 j9 k+ O% p, A3 n

4 k1 _+ O2 i( d) z1 F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。
' }2 m2 \9 Z+ a6 e0 O" |. A: g. S
$ X( c$ _# i0 t2 A' i/ {

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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
; Q, [5 e! M( @( n% v$ \: |+ n全路面起重机的油气悬架,怎么样

0 o% t. z, ]5 X5 u8 f& |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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