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振动,冲击,噪音对策的基本知识

什么是振动?

某个量的大小随着时间的变化,标准值会有增加或减少的现象。(引用日本音响学会出版的音响用语词典)

 

与某个坐标系相关的量的大小,在大于或小于其平均值或标准值的状态之间交替变化。(引用JIS B 0153机械振动和冲击用语)

 

我们在日常生活中经历的振动是多种多样的。从简单的恒定振动,如时钟的钟摆,到乘坐火车时感受到的,包括由轨道接头引起的周期性振动,这样复杂的不规则振动。

从这些振动的来源来看,振动源是多种多样的。如因为道路施工中使用钻探机而产生的振动,洗衣机旋转时因不平衡负荷引起的振动,或者是由往复式压缩机中往复质量的惯性力引起的振动。

 

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频率f(Hz)

 

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周期(T)是以秒(S)为单位,从峰值到峰值的一个完整循环所花费的时间。周期(T)的倒数,也就是f=1/T,称为频率,单位为赫兹(Hz)。振幅(A)是从标准值到最大值的值。

 

 

 

 

 

 

 

 

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固有频率

固有频率是指任何体系(物体)最容易产品的振动频率。也就是说,当这一体系受到与其固有频率同样的振动时,振动会被增幅,导致显著的振动。这种现象称为共振,相关频率称为共振频率。

 

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在弹簧和质量的例子中,固有频率由两个因素决定:质量大小和弹簧硬度。
当质量减少或硬度增加时,固有频率增加。相反,当质量增加或硬度降低时,固有频率会降低。

 

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分贝[dB]

通常,在表示物理量的比率时,使用单位是[dB](分贝)。
尤其是在处理标准值的几万倍、几百万倍的数值时,使用对数的单位[dB],而不是直接使用该单位,可以使计算更容易,并且已被证明更符合人类的感知。

 

[dB]单位公式

 

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下表总结了[dB]与数值(倍数)之间的关系。

分贝[dB] 数值(倍数)A1/A0
-60 0.001
-40 0.01
-20 0.1
-10 0.3
-6 0.5
-3 0.7
0 1
3 1.4
6 2
10 3.2
20 10
40 100
60 1000

 

另外,声压水平一般使用最小可听值的声压有效值2×10-5Pa为标准。

 

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如何阅读振动传递图

减振材料的一个关键特性是其传递振动的能力。在图形表示中,水平轴通常表示频率[Hz],而垂直轴表示响应倍率[dB]。与图形峰值对应的频率称为共振频率(f₀),并且将该峰值处的响应倍率称为谐振倍率。

 

如果频率增加,响应倍率会降低,当频率达到共振频率f0的2倍时,响应倍率变为0dB(1倍)。
过零点以上的频率区域被称为防振区域,在那里振动被有效地阻尼。相比之下,过零点以下的区域被称为共振区域,在那里振动会被放大。
这些特性会根据负荷和温度等因素而变化,因此在实际应用中应仔细考虑。

 

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振动、冲击和噪音降低技术的概述

 

缓冲
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减少使用任何冲程引起的冲击力的方法:
1) 将缓冲材料附着到目标对象上
2) 增加缓冲材料的厚度
3) 将缓冲材料调整到适当的硬度和支撑面积
减振(隔振)
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阻尼和隔离从振动源传递到目标物体的振动的方法:
1) 在振动源和目标物体之间插入减振/隔离材料
2) 使用固有频率(弹簧常数)低于振动源的防振材料
振动控制
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将振动能转化为热能并抑制振动的方法:
1) 将阻尼材料附着到目标物体或振动源上
2)选择效率(损失系数)更好的能把振动能转化为热能的材料
隔音
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阻止声音在空气中传播并减少声功率传输的方法:
1) 用隔音材料覆盖噪声源
2) 增加隔音材料的密度
3) 增加隔音材料的厚度
吸音
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吸收空气中传播声音的方法:
1) 用吸音材料覆盖噪声源
2) 使用对有问题的频率具有高吸收率的吸音材料
3) 增加吸音材料的厚度

 

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