主动隔振

《建筑学名词》第二版。 2100433B

为减小振源对外界环境产生振动影响而对其采取的隔振措施。

气垫隔振器又称气体弹簧隔振器，是一种高效隔振器，由橡胶制作充气而成，振动频率很低，隔振效果比钢弹簧更好 。一般由橡胶制件充气而成，振动的频率特别低时，它的隔振效果比钢弹簧更佳。固有频率可低至0.1～5赫。它在共振时阻尼高，而在高频时则阻尼小。缺点是：价格昂贵，负载有限，并须经常检查。气垫隔振器分单向作用和双向作用两种。

潜艇在我国国防建设中具有重要的战略意义，潜艇的静音能力是衡量战斗力的主要指标之一，降低动力噪声的主要手段是采用浮筏隔振技术，但浮筏隔振无法克服低频减振能力差的难题。本项目提出磁悬浮作动器与浮筏结合使用的“磁悬浮浮筏主动隔振系统”，即在振源与受控对象之间增加能够进行主动控制的磁悬浮作动器，综合利用浮筏隔振和磁悬浮作动器隔振的优点，改进隔振系统的隔振降噪效果，解决浮筏隔振无法对低频振动进行衰减的问题。 本项目通过理论与实验相结合的方法，建立了基于刚度控制的磁悬浮作动器的理论模型和仿真模型，研究了影响其刚度变化的因素；根据理论研究和计算机仿真分析结果，完成了可变刚度电磁-空气弹簧混合隔振器的分析设计，设计了一种新型结构的气磁主被动混合隔振器；综合考虑空气弹簧承载能力大和磁悬浮隔振器能够抑制空气弹簧低频共振的特点，推导出了空气弹簧刚度与磁悬浮隔振器位移刚度间的关系；研究了气磁主被动混合隔振器的设计准则；依据该设计准则进行了实例设计；空气弹簧和磁悬浮隔振器的刚度取不同值时，对气磁主被动混合隔振系统的固有频率和力传递率进行了仿真分析，结果表明增大磁悬浮隔振器刚度的绝对值或降低空气弹簧的刚度值，可以达到更好的隔振效果。通过研究所获得的空气弹簧与磁悬浮隔振器间的刚度匹配策略和刚度设计准则，是磁悬浮浮筏主动隔振系统设计的关键。 本项目研制了磁悬浮浮筏主动隔振系统实验装置，进行了磁悬浮主动隔振系统模型辨识研究，研究了磁悬浮浮筏主动隔振系统控制方法，如自适应前馈控制方法、H∞控制方法、模糊控制方法和LQR控制方法等。 本项目在磁悬浮浮筏主动隔振系统实验装置上采用自适应前馈和H∞等控制方法开展了控制系统性能实验研究，进行了单激励源单通道、多激励源单通道和单激励源多通道等控制实验，实验结果与仿真结果基本一致，实验取得了明显的减振效果。 上述研究工作为磁悬浮浮筏主动隔振系统的设计和应用奠定了理论基础。

隔振垫有软木、毛毡、橡胶垫和玻璃纤维板等，优点是：价格低廉，安装方便，并可裁成所需大小和重叠起来使用，以获得不同程度的隔振效果。

①软木：用作隔振材料的历史最为悠久，通常在承受压力时，静态压缩量达到30%，也不会横向凸出。常用总厚度为5～15厘米，承受负载为每平方厘米0.5～2.0公斤，阻尼比约0.06。软木对腐蚀和溶剂的抵抗力强，对温度变化不甚灵敏。在室温下，使用寿命可达几十年之久。软木由于低频隔振较差，通常适用于扰动频率大于20～30赫的隔振。中国制造的经过碳化的保温软木，其固有频率约11～33赫。

②橡胶垫：特性和橡胶隔振器相似，但由于橡胶在受压时的容积压缩量极小，仅在能横向凸出时才能压缩，故通常做成异形板以容许横凸出和受挠曲，以增加静态压缩量。海绵橡胶垫的静态压缩量较大，但负载能力较小。

③玻璃纤维板：有各种密度和纤维直径的品种。这种隔振材料的劲度通常是随着密度、纤维直径和静态压缩量的增加而递增。中国采用保温用的酚醛树脂玻璃纤维板, 在未加负载时总厚度约 5～15厘米，常用负载为0.1～0.2千克力/厘米²，阻尼比0.04～0.07，固有频率5～10赫。玻璃纤维板对工业溶剂的抵抗力强，但会吸收潮气等。这种隔振材料由于承载面积较大和静态压缩量大，通常用混凝土机座，在施工和使用时要防止水、砂浆等渗入。它主要用于播音室、录音室、声学实验室和设备的隔振以及一些机器的隔振。

④毛毡：在厚度大，柔软和不致受到过度静负载时，其隔振效果最好。由于阻尼系数较高，在共振时只放大四倍，加之阻抗大，且与大多数工程材料不匹配，故对减少声频范围内的振动传递特别有效。通常采用的厚度为10～25毫米，当承受0.2～7千克力/厘米²压力时，其固有频率约20～40赫，系由毛毡厚度而不是由其面积和静负载决定。

⑤金属橡胶隔振垫：以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性，特别适合于解决高低温、大温差、高压、高真空、强辐射、剧烈振动及腐蚀等环境下的阻尼减振、过滤、密封、节流及吸音降噪等疑难问题，可以根据不同工况需要制备出各种结构形状。而且具有储存和使用寿命长，没有老化现象等特点，是航空航天、国防武器装备及民品特殊工况下普通橡胶的最佳替代品。

金属橡胶隔振垫的优点：

1、以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性。

2、耐高低温、大温差、高真空、强辐射及腐蚀环境。

3、承载能力高，耐疲劳，无老化现象，使用寿命和储存时间长。

4、可满足阻尼、减振、密封、过滤、节流及吸声降噪等需求，是特殊工矿下普通橡胶产品和其它多孔材料制品的最佳替代品。

5、其性能指标具有可设计性，改变不同的工艺参数和方法，可以制备出具有不同结构尺寸和性能特点的金属橡胶产品。

6、适用于航空航天、弹船星舰、国防武器装备、石油化工及汽车工业等各种领域，具有军民两用的鲜明特征 。