隔振测量与评价

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隔振设计方案是根据机械振动的基本理论和有关经验数据得到的，这些方案可用来指导和解决隔振工程中的问题。但是这些理论毕竟是建立在相对简单的力学模型基础上，和真实结构还是有一定差别。近年来，虽然又出现了适应性更广泛的分析计算方法，但所依据的模型和边界条件仍不可能完全符合真实情况，所以振动测试技术始终是一个重要的、必不可少的手段。

在隔振测量中，主要测试的内容有以下几个方面：

1) 振源振动的测量。测量的主要目的在于分析振源的特性以及振动产生的原因。这可以为隔振设计提供科学数据，或者检验隔振效果。振动参量有位移、速度、加速度的大小以及它们的时间历程、频谱；激振力的大小、时间历程、频谱；对于冲击，要测冲击波形、冲击峰值、冲击持续时间、冲击频谱以及响应谱等。

2) 振动系统特征参数测试。主要测量系统的刚度、阻尼、固有频率及振型等。

3) 振动在传递过程中的测量以及受振体振动状况测量。

要实施上述振动测量，方法很多，基本上可分为非电测法和电测法两大类。非电测法包括机械式测量、光学与激光测量。目前应用比较广泛的是电测法。电测法的优点是灵敏度高、频带宽和动态线性范围广，还能对若干信号同时测量、存储、和信号再测与分析。

1、隔振器特性测量

1.1、隔振器静刚度的测量

测量隔振器的静刚度就是测量静载荷-变形特性，一般用压力试验机。对于隔振器而言，在一定载荷范围内，静载荷与变形量近似线性关系。为了提高测量精度，一般先预压两个循环，然后记录第三个循环的载荷-变形曲线。每个循环控制在0.5-1min之间。静刚度表达式为Ks=（P1-P2）/（δ1-δ2）。常见的橡胶隔振器的静刚度曲线如下图所示。

图1某橡胶隔振器的静刚度曲线

1.2、隔振器动态特性的测量

隔振器的动态特性主要是指动刚度和阻尼系数。进行动刚度测试，需要定义初始载荷，一般为额定载荷或实际工况载荷；其次需要设定测试频率范围，例如5-100Hz；还需设定振幅，例如±0.1mm。最终可测得隔振器的动刚度和阻尼。某橡胶隔振器的动刚度曲线如图2所示，一般来讲，隔振器的动刚度随着频率的升高呈现出缓慢递增的趋势。Tan Delta是隔振器阻尼的表征参数，也称为损耗因子，一般是阻尼比的2倍，与品质因子Q互为倒数关系。图3是某一橡胶隔振器实测得到的阻尼特性曲线，从图中可以看出，阻尼与频率也有一定关系，随着频率的变大而逐渐变大。

图2 某橡胶隔振器的动刚度曲线

图3 某橡胶隔振器的阻尼特性曲线

2、隔振效果的测量与评价

在隔振设计阶段，一般均是用传递率大小来衡量隔振效果的好坏，但这是建立在基础和设备均为刚性体的假设下。在工程实际中，这种假设条件是不存在的，尤其是车、船等应用，一般基座是非刚性的，基座的阻抗特性对实际的隔振效果是有影响的，甚至影响很大。在实际应用中，为了测试隔振器的隔振效果或传递率，通常在隔振器的主动端和被动端分别布置一个加速度传感器，待机器工况稳定后，通过振动信号采集仪器测得加速度的时域信号，然后利用后处理分析软件，便可得到加速度的频谱。传递率T一般是用被动端和主动端的加速度有效值的比值来表示，而隔振效率λ=1-T。图4为例，为某次测试得到的隔振器主动端和被动端的加速度时域图和频域图，其中红色谱线代表主动端，绿色谱线代表被动端，分析频率范围5-1000Hz，加速度取5-1000Hz范围的RMS值。那么，可以得出，传递率T=2.4958/27.4480=9%，隔振率为91%。