隔振器

連接設備和基礎的彈性元件，用以減少和消除由設備傳遞到基礎的振動力和由基礎傳遞到設備的振動。設計和應用隔振器時，須考慮下列因素：①能提供所需的隔振量；②能承受規定的負載；③能承受溫度和其他環境條件（濕度、腐蝕性流體等）的變化；④具有一定的隔振特性；⑤滿足應用隔振器的設備對隔振器重量和體積的要求。

激發頻率低於質量（設備）彈簧系統的固有頻率時，隔振器不起隔振作用；激發頻率與固有頻率相近時，振動就會放大；只有當激發頻率大於固有頻率的匇倍時，隔振器才有隔振效果。通常要求激發頻率大於固有頻率的2～3倍，以便獲得良好的隔振效果。粘性阻尼單自由度的隔振系統，當忽略阻尼時，固有頻率式中K為隔振器的力勁，m為隔振器上面的集總質量。當隔振器的靜態壓縮量與負載成正比時，如鋼彈簧，固有頻率

的單位是米。橡膠隔振器的固有頻率常高於上式。

從重達數百噸的設備到輕巧的精密儀器都可以應用鋼彈簧隔振器，通常用在靜態壓縮量大於 5厘米的地方或者用在溫度和其他環境條件不容許採用橡膠等材料的地方。這種隔振器的優點是：①靜態壓縮量大，固有頻率低，低頻隔振良好；②耐受油、水和溶劑等侵蝕，不受溫度變化的影響；③不會老化或蠕變；④大量生產時特性變化很小。其缺點是：①本身阻尼極小（阻尼比約0.005），以致共振時傳遞率非常大;②高頻時容易沿鋼絲傳遞振動；③容易產生搖擺運動，因而常須加上外阻尼（如金屬絲、橡膠、毛氈等，見圖1，b）和惰性塊。

鋼彈簧有螺旋形、碟形、環形和板形等，螺旋形彈簧應用最廣。給定其固有頻率后，由 計算單個彈簧的垂向勁度K（即牛頓每米）。中國製造的TJ1型螺旋形鋼彈簧隔振器，每個負載為17～1020公斤，固有頻率赫，靜態壓縮量毫米。

可用於受切、受壓或切壓（圖1，c）的情況，很少用於受拉的情況。其優點是：可以做成各種形狀和不同勁度。其內部阻尼作用比鋼彈簧大，並可隔低至10赫左右的激發頻率。缺點是：使用久了會老化，而且在重負載下會有較大蠕變（特別在高溫時），所以不應受超過（受壓）或（切變）的持續變形。天然橡膠的固有頻率略低於合成橡膠，其機械性能特點為：變化小，拉力大，受破壞時延伸率長，而且價格較低，但不能用於與油類、碳氫化合物、臭氧接觸的設備和環境溫度較高處。氯丁橡膠和丁腈橡膠隔振器抗碳氫化合物和臭氧的性能良好，丁腈橡膠隔振器還可適應高溫。硅酮橡膠隔振器可用於其他材料不能勝任的低溫或高溫()環境。中國製造的橡膠隔振器有JG型、Z型等多種型號，其技術指標見表。

隔振墊有軟木、毛氈、橡膠墊和玻璃纖維板等，優點是：價格低廉，安裝方便，並可裁成所需大小和重疊起來使用，以獲得不同程度的隔振效果。

①軟木：用作隔振材料的歷史最為悠久，通常在承受壓力時，靜態壓縮量達到30％，也不會橫向凸出。常用總厚度為厘米，承受負載為每平方厘米公斤，阻尼比約0.06。軟木對腐蝕和溶劑的抵抗力強，對溫度變化不甚靈敏。在室溫下，使用壽命可達幾十年之久。軟木由於低頻隔振較差，通常適用於擾動頻率大於赫的隔振。中國製造的經過碳化的保溫軟木，其固有頻率約赫。靜負載和靜態壓縮量如圖2所示。

②橡膠墊：特性和橡膠隔振器相似，但由於橡膠在受壓時的容積壓縮量極小，僅在能橫向凸出時才能壓縮，故通常做成異形板（圖1，d）以容許橫凸出和受撓曲，以增加靜態壓縮量。中國製造的XD型和WJ型橡膠墊的技術指標見表。海綿橡膠墊的靜態壓縮量較大，但負載能力較小。

③玻璃纖維板：有各種密度和纖維直徑的品種。這種隔振材料的勁度通常是隨著密度、纖維直徑和靜態壓縮量的增加而遞增。中國採用保溫用的酚醛樹脂玻璃纖維板, 在未加負載時總厚度約厘米, 常用負載為，阻尼比,固有頻率5～10赫。玻璃纖維板對工業溶劑的抵抗力強，但會吸收潮氣等。這種隔振材料由於承載面積較大和靜態壓縮量大，通常用混凝土機座，在施工和使用時要防止水、砂漿等滲入。它主要用於播音室、錄音室、聲學實驗室和設備的隔振以及一些機器的隔振。

④毛氈：在厚度大，柔軟和不致受到過度靜負載時，其隔振效果最好。由於阻尼係數較高，在共振時只放大四倍，加之阻抗大，且與大多數工程材料不匹配，故對減少聲頻範圍內的振動傳遞特別有效。通常採用的厚度為毫米，當承受壓力時，其固有頻率約赫，系由毛氈厚度而不是由其面積和靜負載決定。

一般由橡膠製件充氣而成，振動的頻率特別低時，它的隔振效果比鋼彈簧更佳。固有頻率可低至赫。它在共振時阻尼高，而在高頻時則阻尼小。缺點是：價格昂貴，負載有限，並須經常檢查。氣墊隔振器分單向作用和雙向作用兩種。圖3為一種簡單的、封閉的氣墊隔振器，所包容空氣的勁度，其固有頻率。γ為比熱比（空氣為1.4）；A為氣墊隔振器承受負載的面積；M和為包容空氣的質量和容積；g為重力加速度。隔振機座 機器有時安裝在隔振機座上，機座通常由混凝土或鋼構成。採用沉重而剛性好的混凝土惰性塊可以增加承載機器的有效重量，其作用是：①減少振動，減小機器不平衡力的作用；②提高力阻抗，使機器安裝牢固；③降低重心，增加穩定性;④降低固有頻率。惰性塊的重量至少應等於機器的重量，最好是機器重量的兩倍。往複式發動機和壓縮機等通常需要倍重量的機座，而輕型機器有時需要重達10倍於機器重量的機座。

C.M.Harris & C.E.Crede，Shock　and　Vibration Handbook,2nd ed.,McGraw-Hill Co.,New York,1976.