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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
1 P  C: p' b( d# v
0 w5 l; {* `  C/ h8 ^& G$ Z+ b    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。
; j; h/ R9 R$ r* D9 L3 w! Z$ }, A; _# |( R+ z  Q
    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。: c2 ~% r6 {! h/ l( C, o% X
; J; O4 K  K: y8 ]% ^; D, X
    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。
: _2 s% |0 ~. _, g7 K4 J' n. N
' T- Z$ ]  P/ i3 D/ F, d. u7 Q4 @    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,
( {4 D  g4 I& }" c
+ j6 z  ~2 Z  E* X0 Z    “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。
* y( E. f, n! Z) U" x3 V) S: F+ I2 o; g" r

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  • · 基础|主题: 801, 订阅: 87
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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。, B4 \0 |3 U4 ^

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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
# q+ Y, B# x2 l+ H, ^" W" X- ^减震器选择有两个关键指标刚度(固有频率)和阻尼。
, C) I% I0 K3 X( R) g* ~
回  版主 % B# K  G8 c# l' l1 \( U8 v
阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;1 P2 Y! ?% q) H+ A6 |% l

; a; M  K! K' F8 R' 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。$ x, u8 |3 T1 s" }; f/ R
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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 & r! F- B4 T  Z& o& \/ X% u' X# i& P

: I; L' r0 U' t" E  w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
3 S) T3 f# Q" B$ r% |6 e回  版主
3 H  `% l) \# P& w, O; g阻尼不足时减震器振幅会随着不平衡量增高而增加;

1 O7 b. D" d0 {
6 i* {1 c6 [* T. D3 l- B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。
5 O3 w  o1 e5 ]
) X+ M' R/ a# _  ?4 h# Y先介绍下隔振系统震动传递曲线:+ p+ g) d0 m2 s$ c8 ]* j
意义不介绍了,教材及网上都有。  j: U3 L8 Y' L9 F2 q2 P6 ]: m
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
) O2 |, u$ X# l5 d0 P; O! x% A- [* B& z) N. i
5 S4 B" {9 [1 W% J# {# f. `3 R& T
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):
7 o' v  c" Z$ M: G+ p( R  H0 k' y8 i5 G% R4 j5 C- Z1 ~5 |: X9 k7 m7 E
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。
" s: I6 F' P! w1 k' U& m* ~' t& J  t+ }
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。
( G3 x6 C* w: v  |0 d! _: w
; m1 a* {, x% _6 r8 u; C- m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。
, T$ Q- A" z) X9 M9 F. B$ @
1 A+ l0 P  C8 ?* Y* m& E% }5 U$ p其他的类型不怎么了解,
5 P8 ]7 l5 X- @3 R7 J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。6 K* b+ f% C# ^
0 u$ b) d0 V$ L4 `  J7 _7 X. i5 D: A
8 t8 v+ k9 H) P( E
针对楼主问题有两个方案建议:3 l  U  R; l6 c( c
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。1 j& m! G! D% k4 P1 ?

5 S( \3 \9 U) f8 W" e4 m4 @2. 空气弹簧(air isolator): 推荐德国Bilz, 细节可以咨询供应商。
4 s  Y, ?: y2 a. c6 l& S9 R; u- l! H* W

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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 | 只看该作者
  1. 针对楼主问题有两个方案建议:, }) x# J5 `& `1 p( u, Z
  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。
    & H$ X; m; Q- D4 N, 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。& g0 f$ O  ?# m# E

. f; h, p' I% p1 x0 O- ~  k+ v2、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:} 。
$ L, q! o* [& s( e" w% c, F3 X3 y2 l( ~( j
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。
6 Y$ i  y# e- R6 o
3 X2 B) a7 _. ]4 y+ |8 b( N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。$ `3 K, _7 Q. s. R: K  H

2 |: L; \1 M* y

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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?
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8#
发表于 2012-5-13 00:48:41 | 只看该作者
都是高手 学习了
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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
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10#
发表于 2012-5-13 10:26:47 | 只看该作者
xiaoshxin 发表于 2012-5-13 09:22
; j) _! e+ G3 w9 |/ @0 y0 {全路面起重机的油气悬架,怎么样
" R, D6 ]# v  B' i! W8 w
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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