1、第七章隔振與阻尼減振第一節 隔振原理一、 振動的基本概念1. 單自由度振動自由振動是振動系統在無外力作用下的振動形式。單自由度振動模型是最簡單也是電子學用的振動模型，為了研究方便，把振動系統集成簡化成3個參量進行研究：振動系統由質量塊m、無質量的理想彈簧K和無質量的阻尼C組成，位于完全剛性的基礎之上，質量塊只能在垂直方向上運動，其模型如圖所示。圖1單自由度振動模型l 該振動系統的微分運動方程為：其解為：阻尼比，；系統臨界阻尼，；系統振動固有頻率（角速度），；A、B與振動系統初始條件有關的常數。2. 固有頻率上式解式中的固有頻率是振動系統的一個重要參量，它是指振動剛體離開平衡位置后自由振動的頻率

2、，每個振動系統在每個自由度上都有一個固有振動頻率。振動系統固有頻率與振動剛體質量和彈簧剛度有關，單自由度自由振動的固有頻率為：若已知振動系統的靜態下沉度，即剛體壓在彈簧上后彈簧的壓縮量，則系統的固有頻率為：彈簧靜態下沉度。3. 阻尼的效應上述解式說明阻尼比對振動系統的運動狀態起到非常重要的影響：（1），即無阻尼時，解式變為：A初始條件確定的最大位移；初始條件確定的最大初始相位角。即此時系統振動不受任何阻力作用，一旦受某一初始力作用之后，將以恒定的振幅做簡諧振動。（2），即系統阻尼小于臨界時，解式變為：上式說明，阻尼越大或系統固有頻率越高，則振動衰減越快，其振動振幅隨時間的衰減如圖所示。圖2欠阻

3、尼振動（3），即系統阻尼等于臨界阻尼時，解式為：則振動系統無法形成周期性振動，而是以指數規律恢復到平衡位置，其振幅與時間關系如圖所示。圖3臨界阻尼振動（4），即系統阻尼大于臨界阻尼成為過阻尼，解式為：此時振動系統也無法形成周期性振動，振幅呈指數單調衰減，如圖所示。圖4過阻尼振動。二、 隔振原理l 隔振器之所以能起到隔振效果，是以彈性支承代替振源與地基之間的剛性連接，從而在一定頻率范圍內降低了從振動源傳遞到地基的激振力。l 振動設備通過隔振器與剛性地基連接，可簡化為如圖所示的受迫振動系統。l 由于設備的周期性轉動而產生周期性的外力激發系統振動，其運動微分方程為：圖5設備振動模型l 隔振器的效果一

4、般用隔振傳遞比T來量化。l 當質量塊受迫振動時，通過彈簧傳遞到基礎的作用力與迫使質量塊振動的驅動力的比值稱為傳遞比T。l 傳遞比是表征隔振器隔振效果的物理量，傳遞比越小，則減振效果越好。對于單自由度振動，且振動驅動力為簡諧力，則得通過隔振器傳遞給基礎的力；質量塊受到的驅動力；頻率比，即驅動力頻率與系統固有頻率的比值。圖6傳遞率與頻率比的關系曲線l 由圖可知，當時，隔振器起到隔振的作用，傳遞率隨頻率的增加每倍頻程衰減12dB。l 當時，隔振器處在共振區域，隔振器會增大被隔振體的振幅。l 當時，傳遞率隨著阻尼的增大而增大；當時傳遞率隨著阻尼的增大而減小。l 但實際隔振系統中，基礎的非剛性、被保護對

5、象的非剛性以及隔振器的質量分布都會降低高頻的隔振性能，導致高頻傳遞率比理想隔振器的傳遞率大，并出現周期性峰值。l 考慮質量后的隔振模型如圖7所示，此時隔振器具有連續分布質量、彈性和阻尼，其傳遞率曲線如圖8所示。l 當隔振器長度與隔振器中傳播的振動的1/2波長的整數倍具有可比性，即激振頻率大于一定數值時，振動以彈性波的形式在其中傳播，隔振器自身的質量會降低隔振器的隔振性能，這種被稱為內部共振或駐波效應。l 此時，隔振器不再符合無質量假設，而應視為分布質量系統。由圖8可見，內部共振顯著增大高頻的傳遞率，并使得傳遞率出現周期性峰值。l 隔振效果還可以用隔振效率來表示，隔振效率定義為：隔振效率比振動傳

6、遞系數更為直觀，因而在實際隔振設計中通常都采用隔振效率描述隔振效果。第二節 隔振設計及應用一、 隔振設計從隔振原理可以看出，隔振效率主要跟振動源激勵頻率與系統固有頻率之比、阻尼比有關。因此，隔振設計也主要圍繞這幾個參量進行。常規的隔振設計內容和程度如下。1. 隔振要求的確定l 在進行隔振設計時，首先要明確隔振的要求，即隔振的標準。l 建筑物內設備振動對人的影響主要是由于設備振動傳遞到建筑物內而激發起的噪聲，因而隔振要求主要與設備振動強度、建筑物內敏感點的位置與噪聲允許材料、振動設備的安裝位置、建筑結構等有關，需根據這些因素綜合考慮確定所需隔振要求。表1列舉了各類建筑和設備所需的振動傳遞比T的建

7、議值，此建議值是行業內專家經過多年工程經驗總結而來，可供設計時作為參考。表1各類建筑和設備所需的振動傳遞比的建議值A.安建筑用途區分隔離固體聲要求建筑類別振動傳遞比T很高音樂廳、歌劇院、錄音室、播音室、演播廳、會議室、聲學實驗室、電影院等0.010.05較高醫院、旅館、學校、高層公寓、住宅、圖書館等0.050.2一般辦公室、多功能體育館、餐廳、商店0.20.4較低要求工廠、地下室、車庫、倉庫等0.81.5B. 按設備各類區分設備種類振動傳遞比T地下室、工廠等樓層建筑（2層以上）水泵功率3kW0.30.10功率>3kW0.20.05往復式冷凍機<10kW0.30.151040kW0.

8、250.1040110kW0.200.05密閉式冷凍設備0.300.10離心式冷凍機0.150.05空調調節設備0.300.20發電機0.200.10冷卻塔0.300.150.20C.按設備功率區分設備功率/kW振動傳遞比T底層、一樓兩層以上（重型結構）兩層以上（輕型結構）40.500.104100.500.250.0710300.200.100.0530750.100.050.025752200.050.030.0152. 計算振動源擾力頻率對于轉動類設備，擾力頻率f（或驅動頻率）由設備的振動頻率確定，其振動的基頻一般即轉動軸的轉速，因此擾力頻率f為3. 確定隔振系統的固有頻率隔振系統的中由

9、隔振系統的靜態下沉度即剛體壓在彈簧上后彈簧的壓縮量求得：Hzl 隔振設計的一個原則即盡量降低隔振系統有固有頻率。l 從隔振原理可看出，只有當擾力頻率大于系統固有頻率的倍時，隔振系統才起到隔振的作用。系統固有頻率越低，隔振效率越高。l 降低隔振系統固有頻率的方法一般有兩種：一是增加設備的重量M，通常可采用加混凝土基座（或稱混凝土惰性塊）的方法實現；二是減小隔振器的剛度K，即選擇更柔軟的隔振器，使得在同樣荷載下產生更大的壓縮量。l 通常盡量在振動設備下配置較大的混凝土惰性塊，然后再在其下方設置隔振裝置，如圖9和10所示。l 采用這種構造有如下優點：（1）減少設備自身振動的振幅。由于增大了設備總質量

10、，而設備激振力不變，因此可以降低設備振幅，對保護設備自身起到很大的改善作用。（2）降低機組重心，增加系統穩定性，確保設備的安全工作。（3）降低機組重量分布不均產生的偏心影響，從而使得各支撐點受力更均勻，增加系統穩定性。4. 選擇合適的隔振器確定好系統固有頻率之后，即可根據隔振系統重量與所需壓縮量計算隔振器的數量和剛度，以此選擇合適的隔振器裝置。一般來說，為達到隔振目的，隔振材料或隔振器應符合下列要求：（1）彈性性能優良，剛度低；（2）承載力大，強度高，阻尼適當；（3）耐久性好，性能穩定，不因外界溫度、濕度等條件變化而引起性能發生較大變化。（4）抗酸、堿、油的侵蝕能力強；（5）取材容易；（6）加

11、工制作和維修、更換方便。隔振器材和隔振器種類較多，各種類型隔振器有各自的性能特點，應根據需要對應選擇合適的隔振器。常見的隔振設備見表2表2常見隔振設備隔振墊橡膠隔振墊玻璃纖維墊金屬絲網隔振墊軟木、毛氈、乳膠海綿等制成的隔振墊隔振器橡膠隔振器全金屬隔振器（螺旋彈簧隔振器、蝶簧隔振器、板簧隔振器和鋼絲繩隔振器空氣彈簧彈性吊架（橡膠類、金屬彈簧類或復合型）柔性接管可曲繞橡膠接頭金屬波紋管橡膠、帆布、塑料等柔性接頭二、 彈簧隔振器l 在隔振工程中，鋼彈簧隔振器具有性能穩定、承載能力強、壽命長、抗環境污染能力強、計算可靠、固有頻率低等優點，隔振中應用較多，并且已有定型產品。l 常用的為鋼圓柱螺旋彈簧隔振

12、器。l 鋼彈簧隔振器應用非常廣泛，從各種精密儀器隔振到數十噸的鍛錘、數百噸重的鐵路軌道隔振，甚至整個大樓的隔振，鋼彈簧隔振器都可以取得滿意的效果。l 鋼彈簧隔振器的最大優點是固有頻率低，通常其頻率范圍可以26Hz，因此其隔振效果非常好（特別是低頻段），對低速旋轉（轉速小于800rpm）的設備更為有效。l 鋼彈簧隔振器的另一個突出優點是可以進行非常精確的計算，在荷載范圍內它的壓縮量與負荷之間呈良好的線性關系，因此可準確計算，得到隔振系統的壓縮量與固有頻率。l 彈簧的設計方法非常成熟，可以根據需要設計出各式各樣的隔振器滿足各種要求。l 鋼彈簧隔振器的缺點是阻尼很小，通常自身阻尼比約為0.0010.

13、05，因此，在通過固有頻率區域時會產生劇烈的振動，此時應該與阻尼器同時使用。l 此外鋼彈簧還存在高頻失效的問題，根據內部質量共振原理，在激振頻率大于一定數值時，振動以彈性波的形式在其中傳播，無法獲得應有的隔振效果。l 高頻失效可以采取在彈簧隔振器的上下蓋板墊、橡膠隔振墊、柔性減振材料的方法來解決。l 將一定數量的彈簧，以某種形式的外殼，通過預壓螺栓組成一個整體，則形成彈簧隔振器。l 外殼按幾何形狀可分為圓形或矩形；構造可分封閉式、半封閉式或外露式等。彈簧隔振器的結構如圖11所示。l 有時在彈簧隔振器下部或上部或上下部加一層邵氏硬度為40°60°的橡膠板，其目的有兩個：（1）

14、 減少彈簧隔振器高頻短路和固體傳聲傳遞。（2） 增加安裝面摩擦力，阻止水平移動。l 將彈簧隔振器和阻尼結構組成一體，則組成阻尼彈簧隔振器。如圖12所示為某公司研制并生產的大荷載黏滯性阻尼彈簧隔振器的幾種結構形式。三、 橡膠隔振器1. 橡膠隔振器性能特點橡膠隔振器和橡膠隔振墊在隔振中應用極為廣泛，其主要優點為：（1）可自由選取形狀和尺寸，制造比較簡單，可根據需要選擇3個相互垂直方向的剛度；通過改變橡膠硬度、隔振器內外部結構可以大幅度改變隔振器的性能，以滿足各種剛度的要求。（2）可使隔振系統的固有頻率達到較低水平，通常可達到1015Hz，并且具有較高的阻尼，對高頻振動能量的吸收有很好的效果，通常可

15、不需要再安裝阻尼隔振器。（3）不會產生高頻失效的現象，橡膠隔振器能使高頻的結構噪聲（也叫固體噪聲）顯著降低，通常能使得1003200Hz頻段內的結構噪聲降低達20dB左右。（4）無論在拉、壓、剪切和扭轉受力情況下，變形都比較大。和金屬彈簧隔振器相比，其主要缺點為：（1）其固有頻率難以達到5Hz以下，因此對于低轉速設備不適用。（2）其抗環境污染與抗溫度變化能力較弱，容易受到日照、濕度、臭氧等環境影響，壽命較短。另外在長時間荷載作用下，會產生蠕變現象，不能長期接受較大應變。橡膠隔振器一般壽命為35年。2. 橡膠隔振器類型l 根據受力方式，橡膠隔振器可分為壓縮式（或稱擠壓式）、剪切式和壓縮剪切復合式

16、。l 壓縮式一般承載能力大，多適用于荷載大或者安裝空間小的場所。l 壓縮式隔振器在形狀結構上還可以做成各種形式，以適應安裝條件的要求。壓縮式橡膠隔振器如圖13所示。l 剪切式隔振器如圖14所示，這種隔振器單純依靠橡膠受壓時所產生的剪切力，不能承受很大的荷載而變形量較大，多用于輕負荷低轉速的設備隔振上。其隔振效果好，但穩定性稍差。l 剪切擠壓復合隔振器如圖15所示。這種隔振器承壓時同時承受壓力和剪切力，具有比較好的穩定性，常用于隔振與穩定要求都比較高的場合。l 有的隔振場合要求三向等剛度，此時則通常都采用這種復合結構來解決。l 如圖15所示的ZA隔振器上蓋為金屬蓋，可將隔振器受力均勻傳遞，讓橡膠

17、同時產生擠壓和剪切力；同時上蓋又可起到保護橡膠不受光線照射和油侵蝕，增加了橡膠的壽命。l 這種隔振器低矮，穩定性非常好。3. 橡膠隔振器的選用原則橡膠隔振器的膠種應根據不同隔振對象和使用要求進行選擇。（1）天然膠：天然膠強度、延伸性、耐磨性和耐寒性均較好，且能與金屬牢固黏合，但耐熱性與耐油性較差。（2）丁腈膠：耐熱耐油性能好，阻尼較大，并能與金屬牢固黏合。目前國內大都采用它。（3）氯丁膠：耐候性好，并能與金屬牢固黏合，但生熱性太大。常用于對防老化和防臭氧要求較高的地方。（4）丁基膠：阻尼大，耐寒、耐臭氧、耐酸，但與金屬黏合較困難。（5）乙烯丙烯共聚物橡膠：主要用在濕度較高的環境。4. 橡膠隔振

18、器的選擇原則對于不同的橡膠隔振器結構形式，可參照下述原則進行選擇：（1）當橡膠隔振器承受的動載荷較大，或機器轉速較高（大于1500rpm）時，可選用壓縮型隔振器。（2）當橡膠隔振器承受的動載荷較小，或機器轉速較低（6001500rpm）時，可選用剪切型隔振器。（3）介于上述兩者之間的情況，可選用壓剪復合型隔振器。（4）當對隔振要求不高，或要求投資低、使用方便時，可選用橡膠隔振墊。四、 空氣彈簧隔振器l 空氣彈簧是在一密封容器中沖入壓縮空氣，利用氣體的可壓縮性體現彈簧作用。l 空氣彈簧具有較低的剛度、較高的承載能力和可調阻尼。l 隔振系統的固有頻率可低至1Hz，主要用于汽車、城市軌道、鐵路車輛等

19、行業。l 常用的空氣彈簧裝置由彈簧體、附加氣室和高度控制器三部分組成。空氣彈簧隔振器的結構和實物如圖16、17、18所示。在機械設備等振動隔離系統中，采用空氣彈簧具有以下特點：（1） 設計時，彈簧的高度、承載能力、彈簧常數等是彼此獨立的，并且可在相當的范圍內選擇。、（2） 空氣彈簧剛度，可以改變空氣的工作壓力，增加附加氣室的容積來降低剛度，可以設計出很柔軟的彈簧。（3） 空氣彈簧的剛度隨載荷而變，故在不同載荷下，其固有頻率幾乎保持不變，故系統的隔振效果也近似不變。（4） 通過高度控制系統，空氣彈簧的工作高度在任何載荷下保持一定，有利于工程應用。（5） 同一空氣彈簧，通過工作氣壓的調整，可以有不

20、同的承載能力。（6） 空氣彈簧對高、低頻振動、沖擊以及固體聲均具有很好的隔離特性。（7） 阻尼的大小可采用不同阻尼管進行調節。（8） 空氣彈簧的彈簧部分重量可以做得比較輕，例如，承受10t載荷，直徑為500mm的空氣彈簧，除去上、下面板，橡膠部分的重量只有5kg左右。五、 橡膠隔振墊l 橡膠隔振墊是利用彈性材料本身的自然特性做成一定形狀尺寸的隔振防沖擊元件，也可視為一種簡易的擠壓式隔振器。它常與彈簧隔振器同時使用，可改善彈簧隔振器高頻失效現象，增大隔振器摩擦力，以增加穩定性；對于隔振要求不很高的場合，也可單獨使用。l 如圖19所示為GD雙面隔振墊外形圖與性能曲線。l GD系列橡膠隔振墊通用性強

21、，使用極為廣泛，亦稱萬能隔振墊。l 它具有不同直徑、不同高度的圓凸臺，兩面交叉布置，連接四個凸臺的中心面積為1cm2。使隔振墊具有多段非線性特點，其靜剛度特性曲線如圖19b所示。l 通過多次試驗和使用證明，這種非線性隔振墊具有較寬范圍的等頻性，吸收沖擊能力大，使用場合更為廣泛，可以承受任意方向的載荷，隔振性能顯著。l GD系列隔振墊采用專門配制的合成橡膠，耐酸、堿、抗腐蝕性能良好、內阻大、蠕變小，可以兩層、三層串聯使用，但串聯使用時在兩墊之間必須有35mm厚的鋼板隔開，以充分發揮每塊隔振墊的隔振作用。l 串聯使用時的允許載荷仍為單層時的載荷。GD系列隔振墊垂直固有頻率為12.516.5Hz阻尼

22、比為0.080.10。圖19GD隔振墊外形及其靜剛度曲線常見的橡膠隔振墊還有條紋型（也稱瓦楞型），其性能也與GD系列隔振墊基本一樣，如圖20所示。圖20條紋型橡膠隔振墊六、 其他類型隔振材料1. 軟木l 軟木作為隔振墊層材料應用最早、使用歷史最悠久的隔振材料，在橡膠和聚乙烯類化學材料還沒廣泛應用之前曾大量采用。l 軟木承壓能力較小，一般在200kPa以內，通常可以使用1520年。l 軟木固有頻率較高，因此其隔振效果較為有限，適用于高頻或沖擊設備的隔振。l 天然軟木價格昂貴，其他材料其隔振效果不佳，因此現在已很少使用。2. 玻璃纖維板l 玻璃纖維板是一種纖維材料，它靠本身良好的彈性和纖維間的壓縮

23、和摩擦，具有一定的阻尼和彈性，是一種良好的隔振材料，使用較為普遍。l 玻璃纖維的優點是不易老化、不腐、不蛀，又有抗酸、抗堿和抗油的良好性能，而且價格低廉，缺點是需防水，受潮后變形，隔振效果下降。l 另外，它承壓能力小，一般僅為1015kPa，且自振頻率較高。玻璃纖維板厚520cm時，其固有頻率為1020Hz。3. 毛氈l 毛氈的適用頻率范圍為30Hz左右，適用于對車間內中小型機器隔振降噪處理，毛氈隔振系統的固有頻率主要取決于毛氈的厚度，而不是它的面積和靜荷載。l 毛氈壓得越密實，系統的固有頻率就越高。l 通常采用的毛氈厚度為1025cm，當承受270N/cm2壓力時，固有頻率為2040Hz。其

24、優點是價格便宜、安裝，可以隨意裁剪使用，與其他材料表面黏結性強。4. 海綿隔振材料和泡沫塑料類隔振材料l 橡膠和塑料經過發泡處理的具有空氣微孔的橡膠和塑料稱為海綿橡膠和泡沫塑料，具有非常優越的壓縮性能。l 由海綿橡膠和泡沫塑料構成的彈性支撐系統，其優點主要表現為使用這種材料可獲得很軟的支撐系統；剪切容易、安裝方便；載荷特性表現為顯著的非線性，產品很難保證質地均勻，長時間承壓容易產生永久變形，隔振效率降低。l 近年來這類隔振材料使用量逐步增大，由于它承壓能力較小，主要應用于住宅、辦公等民用建筑的浮筑結構，主要降低樓板撞擊聲。相對于玻璃纖維類材料，這種化纖類減振材料具有不需要放水（很多時候其自身就

25、起到放水的作用）、厚度小（50cm以內）的優點。因此，更適合于對空間要求較嚴格的民用建筑中。七、 管道柔性接頭和吊架l 設備的振動，除了通過基礎沿建筑結構傳遞處，還會通過管道和管內介質以及固定管道的構件傳遞并輻射噪聲。l 管道隔振也是通過消除管道與建筑結構之間的剛性連接實現的。l 管道隔振與基礎隔振不同之處在于采用管道隔振后，管內介質的振動仍然可以沿著管道傳播，因而其隔振效果往往不如基礎隔振效果顯著。l 雖然如此，管道隔振仍是不可忽視的，因為它不僅可以降低毗鄰空間的噪聲，還可以處長設備的運行壽命。此外，軟連接還可以起到溫度、壓力和安裝的補償作用。管道隔振設備如圖所示。l 目前常用的隔振軟管有各

26、種橡膠軟連接和不銹鋼波紋軟管。l 橡膠軟管具有很好的隔振降噪效果，缺點是其使用受到介質溫度、壓力的限制，同時耐腐蝕性較差。l 不銹鋼波紋管能耐高溫、高壓和腐蝕性介質，經久耐用和具有良好的隔振效果，因此應用較廣，但它造價較高。l 在空調管道隔振控制中，對于低溫、低壓的水管可以采用各種橡膠軟管，而對冷凍機、空壓機和高壓水泵則需選用不銹鋼波紋管。l 設備與管道之間配置軟管后，可衰減設備振動通過管道傳播，但管道內介質引起的振動仍可通過固定管道的構件傳播到建筑結構，因此必須采取隔離措施。常用的方法是使用彈簧的彈性吊件，或者在吊架上鋪設彈性隔振材料。第三節 阻尼減振與阻尼材料l 機械設備的外殼由金屬薄板制

27、成，機械運轉時產生的振動使得金屬薄板發生彎曲振動，輻射出強烈的噪聲。l 這種薄板結構受激勵所產生的噪聲稱為結構噪聲。l 對于這種擾動激發的二次噪聲，不宜采取隔聲罩等措施，因為隔聲罩的壁面受激勵也會輻射噪聲，如果不合適隔聲罩甚至可能起到放大噪聲的相反作用。l 在這種情況下，最有效的控制措施就是采用阻尼減振技術。l 阻尼減振，是指采用高阻尼材料附著在容易受激發振動的薄板結構表面，用以抑制和消耗薄板的振動，從而達到減振降噪的目的。l 阻尼減振技術已廣泛應用于航空航天、汽車工業、儀器儀表、兵器、土木與結構、建筑業等各類行業，阻尼材料的研制和應用已成為噪聲擾動控制行業的一個重要領域。一、 阻尼減振原理1

28、. 阻尼減振基本原理一般金屬材料如鋼、鋁、銅等，它們的固有阻尼很小，在激振力的作用下極易產生結構的彎曲振動。在金屬薄板或薄管壁上涂貼阻尼材料，通過外加阻尼的方法來加大材料的阻尼以降低噪聲，其原理在于：（1） 阻尼涂層減弱了金屬薄板彎曲振動的強度l 當金屬薄板受激發而產生彎曲振動時，其振動能量便迅速傳遞給涂貼在它上面的阻尼材料，引起阻尼材料分子間的摩擦和相互錯動。l 由于阻尼材料內損耗、內摩擦大，使薄板振動的能量相當一部分轉變為熱能耗散掉，從而減弱薄板彎曲振動強度，噪聲也隨之降低了。（2） 涂貼阻尼材料縮短了金屬薄板振動的時間l 阻尼可縮短金屬薄板被激發后振動的時間。比如同樣的金屬薄板，在不加阻

29、尼材料的情況下受到激振力作用，振動要2s才停止；除上阻尼材料后，當受到同樣大小的激振力作用，其振動時間要縮短很多，可能只要0.1s就停止了。l 如果發聲時間小于50ms，人耳很難感覺到。l 因此，在金屬薄板上涂貼阻尼材料以縮短激振后的振動時間，從而降低金屬板輻射噪聲的能量，達到控制噪聲的目的。2. 阻尼損耗因子l 阻尼材料就是內損耗、內摩擦較大、剛度較低的黏彈材料，阻尼材料以材料的損耗因子作為衡量阻尼大小的特征值，它是以材料受到機械振動激勵時耗損能量與機械振動能量的比值來表示。阻尼以阻尼容量度量， 式中：振動系統每振動一個周期所損失的能量；W總的振動能量。損耗因素。、均為無量綱。表征阻尼材料性

30、能最常用的量是損耗因素。的定義：在一個弧度中平均損失的能量與總能量的比值。相當于一個彈性物體動態的楊氏彈性模量的虛部。動態的楊氏彈性模量的表態式為：阻尼也可以用其他量表示，各種阻尼量度的關系為式中：阻尼比；b黏性阻尼系數，等于阻尼力與振動速度之比；臨界阻尼系數，即發生振動時所能允許的最大黏性阻尼系數；固有頻率；混響時間，即衰變60dB所需的時間；衰變常數，即每秒鐘衰變的dB數；對數減縮率，是第一周振幅與第二周振幅之比的自然對數；b半功率頻帶寬度，無量綱；Q共振放大因數，是共振時的振動幅值與低頻幅值之比。l 不同材料有不同的內阻尼。由于在常溫下，大多數阻尼材料的損耗因素在噪聲干擾的主要頻率（30

31、500Hz）范圍內接近常數，因此用損耗因數一個量就可以描述阻尼材料的阻尼性能。l 材料的損耗因數可應用頻率響應法或衰減率法，通過實際測量求得。常見材料的阻尼損耗因子值見表。表3常見材料的阻尼損耗因子值材料值材料值金屬0.00010.001復合材料0.2玻璃0.0010.005阻尼合金0.050.2木料0.010.05阻尼橡膠0.15混凝土0.1高分子聚合物0.1103. 阻尼技術的實施（1） 阻尼層的種類l 阻尼涂層與金屬板面結合通常有兩種做法：一種是自由阻尼層，另一種是約束阻尼層。l 自由阻尼層是將阻尼材料涂在板的一面或兩面。板受到振動而產生彎曲時，板和阻尼層都允許有壓縮和延伸變形。l 約束

32、阻尼層是在兩板之間黏結阻尼材料。板受到振動而發生彎曲變形時，阻尼層受到上、下兩個面板的約束而不能伸縮，各層之間只能依靠剪切作用來消耗振動能量。由于金屬板的約束抑制，阻尼材料在兩層板之間產生更大的剪切變形，能夠起到比自由阻尼更好的減振降噪效果。（2） 阻尼層的高度l 阻尼措施的效果除了與涂層的施工方法有關系外，還與阻尼層的厚度有很大關系。l 在實際應用中，對自由阻尼層來說，通常阻尼層的厚度為金屬板厚度的23倍。厚度太小，起不到應有的阻尼效果；厚度太大，阻尼效果的增加不顯著。l 對約束阻尼層的厚度則與阻尼材料的特性、板的厚度等多種因素有關，情況更復雜。l 此外，阻尼降噪效果與金屬板的振動頻率成正比

33、，與板單位面積的質量成反比。l 也就是說，對高頻振動采取阻尼措施的效果比對低頻振動要好，在薄金屬板上采取阻尼措施比在厚金屬板上的效果更好。l 實踐證明，當板厚在5mm以上時，采取阻尼措施效果不明顯。（3） 采取阻尼措施的注意事項阻尼材料應要選取損耗因素較高的材料，阻尼材料對金屬板要具有良好的黏結性，以保證不因金屬板振動而碎裂或與金屬板脫離。選取阻尼材料時，還要根據現場的條件，考慮阻燃、防油、防腐蝕、隔熱、保溫等因素。二、 阻尼減振材料l 根據基底材料的不同，常用阻尼材料分為瀝青系、橡膠系、水溶系、環氧樹脂系等。l 基底材料是阻尼材料的主要成分，其作用是使組成阻尼材料的各種成分進行黏合并黏結到金

34、屬板上。基料性能好壞對阻尼效果起到決定性的作用。除基料外，還需添加填料，其作用是增加阻尼材料的內耗損能力和減少基料用量，最好的填料是比重較大的金屬粉末，但其價格相對較貴；常用的填料有碳酸鈣、鉛粉、黃沙、膨脹珍珠巖粉、石棉等。1. 瀝青減振阻尼材料瀝青阻尼材料取材方便，價格低廉，缺點是容易受溫度和強度的限制。為了改善其性能，當環境溫度較高時，可在其中摻加石棉絨，以避免瀝青軟化；當溫度較低時，可在其中添加少量桐油，以避免低溫下瀝青干裂。2. 橡膠阻尼材料在工程機械領域，合成阻尼材料應用非常廣泛。許多廠家專門研制和生產各式各樣的黏彈性阻尼材料，大多以橡膠為基底。合成橡膠材料的動態特性和使用范圍受成分

35、、硬度和填料的影響非常大，表4為其性能典型值，表5為國產橡膠阻尼材料的主要性能，它們都廣泛應用于各類工程機械。表4橡膠材料在室溫的動態特性序號材料最大損失因數相應頻率/Hz測試溫度/時的剪切彈性模量/106N/m21多硫化物橡膠5.00100025±25102丁基橡膠4.02310021103膠基橡膠2.59300025204聚丁基乙烯2230±702005丁基橡膠，硫化1.8100002076丁鈉橡膠，加石墨，硫化1.6100002010507胺基橡膠(82%鉛末)1.4400025108氟橡膠1.3177545±550.129氯丁橡膠1.1810000201.

36、510氯丁橡膠、硫化1.10400020211氟硅橡膠0.5630030±700.612硅膠0.3350060±400.0213天然橡膠（輪胎）0.250025±501表5國產ZN系列阻尼材料的主要性能序號牌號剪切模量/106N/m2溫度范圍1ZN11.401.6-15502ZN21.104.0-14473ZN31.104.0-14474YZN41.452.8-21705YZN51.853.5-15506YZN61.854.11075第八章 工程實例 實例一印刷廠紙屑排風機噪聲治理1. 概況某印刷廠紙屑輸送系統排風機安裝在廠區南部地下機房內，機房與居民住宅僅一墻之

37、隔。對廠區和居民住宅均產生了較大的噪聲污染。為此，對該處噪聲源進行綜合治理。（1） 噪聲源分布噪聲源為地下風機房內紙屑排風機。設備平面布局如圖1所示。立面圖如圖2所示。圖1紙屑輸送系統見機房平面圖圖2紙屑輸送系統風機房立面圖（2） 噪聲源污染程度安裝在風機房的紙屑排風機運轉時產生的振動噪聲和氣流噪聲通過紙屑庫出料口傳播到室外，影響廠區環境。同時，使廠界噪聲超過廠界噪聲排放標準。現場測量噪聲值見表1表1紙屑排風機噪聲現場測試值序號測量點位置測量值/dBA備注1紙屑排放口前1m處9545°角處2紙屑庫出料口前1m處783最近廠界處65現有紙屑輸送系統排風機和系統風管的連接是剛性連接，排風

38、機和風機房未安裝減震和降噪設施。風機的振動噪聲和氣流噪聲造成很大的噪聲污染。2. 紙屑輸送系統排風機降噪措施根據聲源特性和噪聲傳播途徑，降噪方案以控制聲源為主，在噪聲源和噪聲傳播途徑上入手，采用綜合治理方法。風機進出口安裝消聲器；風機安裝隔聲箱；風機房安裝吸聲體。治理措施如圖3所示。紙屑輸送系統排風機降噪具體措施是：（1） 排風機安裝隔聲罩，隔聲量30dBA。考慮到排風機的維修和保養，隔聲罩設計隔聲檢修門。（2） 排風機安裝隔聲罩后，影響排風機散熱，在排風機隔聲罩上安裝進風消聲器和出風消聲器各1臺，利用熱壓自然對隔聲罩進行通風散熱。（3） 排風機與系統管道間安裝進風消聲器和排風消聲器。由于工藝

39、要求消聲器壁面光滑，消聲器通風道內不能安裝消聲片，消聲量受到影響，因此，加長了消聲器的長度。（4） 風機進出風口與風管安裝軟性連接，排風機安裝減振支架和減振器。（5） 為提高降噪量，在風機室內安裝了吸聲體，吸聲體安裝面積為房間表面積的40%。安裝吸聲體后有效降低了機房的混響噪聲。3. 降噪效果采取紙屑輸送系統排風機降噪措施后，進行了噪聲測試，結果見表2。表2紙屑排風機噪聲治理后現場測試值序號測量點位置測量值/dBA備注1紙屑排放口前1m處6445°角處2紙屑庫出料口前1m處583最近廠界處53紙屑輸送系統排風機降噪措施實施后，廠區內噪聲有了大幅下降。廠界噪聲符合工業企業廠界噪聲標準的

40、要求，晝間55dBA。實例二耐火材料廠破碎車間設備噪聲治理1. 概況北京某耐火材料有限公司破碎車間設備運行時產生很大噪聲，生產作業條件達不到有關衛生標準。為解決問題，根據車間具體條件對該破碎車間設備進行了降噪治理。（1） 噪聲源分布車間長48m，寬12m，高8m。車間內自北向南依次為破碎站（配破碎錘一套）、顎式破碎機、圓錐破碎機、振動篩；設備之間物料運輸使用皮帶輸送機。被破碎物料為鋯剛玉和氧化鋁。主要噪聲源為破碎錘、顎式破碎機、圓錐破碎機、振動篩等。根據廠方意見，破碎錘移至其他場所，本項目對顎式破碎機、圓錐破碎機、振動篩三個工序進行降噪處理。設備平面布局如圖。現場測量噪聲值見表3表3噪聲現場測

41、試值序號設備名稱測量點位置測量值/dBA1振動篩設備外1m1052圓錐破碎機設備外1m1093顎式破碎機設備外1m1092. 降噪措施降噪實施方案是將3臺設備分別加裝大型隔聲間。顎式破碎隔聲間設計尺寸：6m×5.5m×5m（長×寬×高），圓錐破碎機隔聲間設計尺寸：7m×6m×5m（長×寬×高），振動篩隔聲間設計尺寸：7.5m×5m×6m（長×寬×高）。隔聲結構總厚度175mm。隔聲結構為內層吸聲，外層隔聲。吸聲層用鍍鋅穿孔鋼板護面。隔聲間整體為框架結構，主龍骨采用100mm&

42、#215;50mm×3mm空心方鋼管制造。隔聲層采用75夾芯彩鋼板制造。為便于觀察和維修，隔聲間安裝了隔聲門和隔聲窗。設備進出料口安裝大型活動門，破碎機進料時開啟料門，進完料后關閉該門，有效防止破碎機噪聲通過料口擴散。治理措施如圖5所示。3. 降噪效果治理后的設備運行噪聲符合工業企業設計衛生標準的要求，車間內平均噪聲值85dBA。測試結果見表4。表4噪聲治理后現場測試值序號測量點位置測量值/dBA標準值/dBA1振動篩隔聲間西側1m84.6852細破隔聲間西側1m83.53粗破隔聲間西側1m84.54. 總結（1） 本項目隔聲間隔聲材料選用的雙層夾芯彩鋼板是常用的建筑材料，且物美價廉

43、。該材料用于較高噪聲源的隔聲，其效果是滿意的，并具有重量輕、共振小、便于施工以及外觀整體效果好等特點。（2） 顎式破碎機隔聲間進料門設計為手動式，在實際使用中工人操作煩瑣，容易造成開著進料門運行破碎機的情況。此時，車間噪聲超過衛生標準。解決辦法是，如果資金充裕，可將進料門改裝成電動門進料門，或從工藝入手將吊裝進料改成皮帶輸送機進料。實例三發動機產品試驗臺噪聲治理1. 概況發動機產品試驗臺工作時噪聲較高，對車間內及相鄰試驗臺間的工作環境影響很大，現對某廠發動機產品試驗臺噪聲控制進行設計和實施。（1） 噪聲源分布試驗臺布置長22m，寬11m，高8m，共布置12臺發動機產品試驗臺。設備平面布局如圖6

44、所示。（2） 降噪量確定要求隔聲板計權隔聲量大于等于35dB。2. 降噪措施降噪實施方案是將12臺發動機產品試驗臺設置在22m×13.25m×3m（長×寬×高）的大型隔聲間內，發動機產品試驗臺之間設置隔聲吸聲板。隔聲結構總厚度150mm。隔聲結構為內層吸聲、外層隔聲。吸聲層用鍍鋅穿孔鋼板護面。隔聲間整體為框架結構，主龍骨采用150mm×150mm×6mm空心方鋼管制造。隔聲層采用1.5鍍鋅鋼板加阻尼材料制造。為便于觀察和維修，隔聲間安裝了隔聲門和隔聲窗。設備進出料口設置消聲通道。根據設備布置情況，隔聲間預留了各種孔洞，治理措施如圖7和

45、8所示。圖7隔聲間平面布置圖8隔聲間立面布置3. 降噪效果（1） 隔聲板隔聲量表5隔聲板隔聲量頻率/Hz125250500100020004000R(average)Rw隔聲量/dB2631414955564343（2） 綜合降噪效果治理后發動機產品試驗臺在隔聲間外產生的噪聲低于車間內其他設備產生的噪聲，發動機產品試驗臺之間的噪聲降低15dBA以上。隔聲間現場效果如圖9所示。實例四大型機力通風冷卻塔噪聲控制1. 概況工業用冷卻塔一般分為雙曲線自然通風冷卻塔、空冷塔和大型機辦通風冷卻塔，主要作用是對工業企業用水進行冷卻，達到循環利用的目的。大型機力通風冷卻塔與雙曲線自然通風冷卻塔相比，具有建設施

46、工周期較短、景觀協調性強等優點，一般應用于城市電廠。大型機力通風冷卻塔噪聲對企業廠界和周圍第三點噪聲影響均較大，由于多種因素的制約，其噪聲治理也是該類企業環保達標的一個難點。（1） 噪聲源分析1） 淋水噪聲。淋水噪聲是機力通風冷卻塔中從高空下落的循環水與集水池中的水撞擊而產生，與淋水密度、水的降落高度成正比，也與塔內的通風速度有關，其頻率特性主要以中高頻為主。2） 見機噪聲。機力通風冷卻塔風機參數：葉片額定轉速，葉片直徑d=9750mm，葉片數，額定風量3000000m3/臺。因此，風機旋轉產生的空氣動力性噪聲頻譜特性將以中低頻為主，低頻較突出。3） 固體傳聲。機力通風冷卻塔電機及減速箱和風機

47、振動引起塔建筑墻體振動，從而導致結構的固體傳聲。4） 機械噪聲。電機及減速箱的機械部件（如齒輪、軸承等）產生的噪聲。（2） 降噪量確定該電廠地處市區繁華區域，屬于“類聲環境功能區”，項目環評批復廠界排放執行工業企業廠界噪聲標準（GB/T12348-2008）類標準，即白天55dBA，夜間45dBA。通過預分析與預評測，確定進風消聲裝置降噪量需達到35dBA以上，排風消聲裝置降噪量需達到30dBA以上。2. 降噪措施設計機力通風冷卻塔治理措施：在機力通風冷卻塔進風、排風側設置土建隔聲墻體及大型排風消聲裝置。同時，在進風側和通風側均設置導流裝置，降低整修降噪的系統阻力損失，保證阻力損失在50Pa以

48、內。機力通風冷卻塔進風口噪聲主要包括淋水噪聲、風機產生的空氣動力性噪聲及設備機械噪聲通過填料的反向傳播。因此，進風消聲裝置主要針對中高頻，同時兼顧低頻。進風消聲裝置主要由消聲片組成，輔之以定量的抗性消聲結構。機力通風冷卻塔排風口噪聲主要包括風機產生的空氣動力性噪聲及設備機械噪聲。因此，排風消聲裝置主要針對中低頻。排風消聲裝置主要由阻抗復合消聲結構組成。同時，合作開發適宜的隔振器對機力通風冷卻塔電機及減速箱進行隔振，達到阻斷振動引起的固體傳聲目的。機力通風冷卻塔降噪措施如圖10所示。3. 降噪效果在項目實施過程中，對降噪裝置設置前后進行了噪聲測試，結果表明，治理效果基本達到設計目標。（1） 機力

49、通風冷卻塔進風口降噪效果在機力通風冷卻塔進風側消聲裝置內、外對應位置，進行了噪聲測試，得到進風消聲裝置的傳遞損失為31.2dB，如圖所示，基本達到了設計要求。圖11（2） 機力通風冷卻塔排風口降噪效果在機力通風塔排風側消聲裝置的內、外對應位置，進行了噪聲測試，得到排風消聲裝置的傳遞損失為28.8dB，如圖所示，基本達到了設計要求。圖12（3） 振動引起的固體傳聲降噪效果電動機和減速箱采取隔振措施后，隔振效率達到90%以上，使墻體輻射噪聲平均下降14dB，如圖所示。圖13實例五大型煉化空分車間噪聲控制1. 概況空分車間配備了空氣原料壓縮機、氧壓機、氮壓機以及水泵等眾多設備，產生的是多種類型的混合噪聲，噪聲聲級高，一般在90100dB，因此，噪聲污染已經成為空分車間最大的危害因素。但在煉化等特殊行業中，針