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负刚度于减震器制作之讨论

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1#
发表于 2012-5-12 01:58:34 | 只看该作者 回帖奖励 | 倒序浏览 | 阅读模式
本帖最后由 LIAOYAO 于 2012-5-12 02:01 编辑
% _/ M6 S) `5 M; \1 b
' S4 z S/ S$ F& }; C! X6 g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。
; X x- C& o F3 a# M vO( e9 L: q$ D
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。" E1 D7 i) k& V! R, N0 V

+ T: x" ~& m! ` k' G, W# M+ ?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。7 Y! A# Z! m, O. Z

+ t& \. b @5 S" F$ a G. L5 i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,7 Q2 z' a: h& \' i: h

, ~1 u' b+ o, O, W9 \6 i“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。& D U9 o: T1 O# Y
. Z% C& t* e1 P( R P! s( E

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  • ·基础|主题: 801, 订阅: 87
2#
发表于 2012-5-12 08:53:14 | 只看该作者
减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。/ H4 Z# O0 A4 K9 S

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3#
楼主 | 发表于 2012-5-12 10:04:29 | 只看该作者
easylife 发表于 2012-5-12 08:53 , c% b% r! C; f: }
减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。

4 B8 b) m6 Y! e回 版主; w" ~4 i) o$ h, b4 M
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;, W6 ]3 u& P4 i( n

3 C0 M5 l$ Z/ T: l7 G* q* C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。
6 K1 U$ g' _" B. Z8 O) K4 B
4#
发表于 2012-5-12 10:33:31 | 只看该作者
本帖最后由 憨老马 于 2012-5-12 10:42 编辑0 |: M$ g, q0 ~7 y. m. {2 H6 M
# Y( n; v. O7 D2 J n5 P
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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5#
发表于 2012-5-12 11:49:02 | 只看该作者
LIAOYAO 发表于 2012-5-12 10:04 7 B5 U- F1 @9 v# R' w2 o
回 版主 * t7 {3 g1 z- n2 c* F1 b/ B. p
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;
: C h/ @. J+ G1 Y

% `0 e- ]$ d" I* I( Q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。
1 D4 X1 r* L! M4 W
" K+ l$ Y! a; u" i6 r. {先介绍下隔振系统震动传递曲线:
9 |% u8 c7 s9 K2 u2 W意义不介绍了,教材及网上都有。+ ? l @! g( F
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
# M# o k2 L4 }+ q( z
( H. ^+ U' B9 j7 [; c7 w% h
% K8 v& S' M0 e7 J6 O+ w: T6 x1 f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):6 `/ \7 j: p( w! E% Y( q

9 q' P2 j! O5 X0 B8 `0 p$ }7 h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。- \% r0 h1 k* W( C% P, g: T

" y' `% @/ }* E" P+ |9 v7 h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。- O M" {) e5 f( k3 M N+ d
; ^; e; y6 K6 I7 H
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。
0 f: ]- Y" N' \6 @7 u. ~& M3 V$ v2 M
其他的类型不怎么了解,
6 e* [0 c- o, ^6 N8 J; C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。: m- a- Z) @9 y- z

6 H: B/ |7 U3 g0 Y; s8 j/ [. _" Y5 q2 N C `5 |4 C
针对楼主问题有两个方案建议:$ {$ K/ n3 V9 j! J3 v
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。
. h4 c( d! ~2 R- {" R5 }% N! C
2 ~; Y9 H( l6 g$ a V6 R2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。
3 D" L5 e% Z( m) X, x0 i; w: R# p9 \ C

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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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LIAOYAO + 1 感谢 版主的指导。

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6#
楼主 | 发表于 2012-5-12 14:11:57 | 只看该作者
  1. 针对楼主问题有两个方案建议:
    ' h% p/ i3 _3 z8 j# L
  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。8 v# [% ~* Y6 N' P9 \) V" J7 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。
! n( I% }5 _( G8 A, o" Q
# Y" S% k% p$ c( X; F% Y6 _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:} 。# U8 Z, a- h+ Q" ]* i S

* A, E( N! Z7 x0 ]2 c- ?, 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。
' S: J- r1 x# }) }2 v) b8 S, W$ N, e- @7 r' O& v2 e @3 o' J( d
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。8 h. l, O# b; [* B
/ l. r* r# w( B# K, e# K8 z a

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7#
发表于 2012-5-12 20:51:40 | 只看该作者
刚度就是固有频率么?
8#
发表于 2012-5-13 00:48:41 | 只看该作者
都是高手 学习了
9#
发表于 2012-5-13 09:22:56 | 只看该作者
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
10#
发表于 2012-5-13 10:26:47 | 只看该作者
xiaoshxin 发表于 2012-5-13 09:22
8 {& q7 _" \& }7 N: M3 e全路面起重机的油气悬架,怎么样

n; ~4 @( Z& \+ L! G8 B6 _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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