弹性安装条件下机器结构声功率流的预测

    引　言

    在建筑物中,振动机器的结构噪声控制,最有效的方法是在其支撑点和其它与建筑结构相接触的点,采用隔振支架和弹性连接。通常机器有四个安装点,每个安装点由隔振支架支撑于基础(地板)之上。

    传统的结构噪声控制,用力的传递率和位移传递率来描述隔振系统的特性[1]。显然,力和位移都不是用来描述机器通过支架向基础传递结构噪声的最合适的物理量,因为它都会受到基础特性的影响。表征结构噪声最恰当的物理量应该是振动从机器向基础传递的功率流。对于结构噪声,除了平动的成分之外,还应该考虑转动成分,因此这种功率流的传递应该是多自由度的。

    本文以一台650W的风机为例,选择大、小两块水泥地板,分别测量出机器的自由源速度和地板的导纳,并以传统的机器安装模式估算出支架的劲度系数,从而预测出在不同安装条件下机器向基础传递的平动和转动结构声功率流。

    2　机器的结构声功率流

    如果略去机器的四个安装点之间的相互作用,我们可以建立如图1所示的简单模型:一台机器由单一弹性支架支撑。若地板安装点导纳,作为一个复数量,表为Yf,机器振动通过弹性支架向地板传递的平动功率流可以表示为:

　　Pf= (1/2)Re[Yf]F2s

    当弹性支架的导纳远大于地板导纳时,上式又可近似表为:

    式中Re[Yf]为Yf的实数部分。Fs,Kf和T0分别表示作用于地板的力,弹性支架的劲度系数和机器的自由源速度。、

    同理若地板安装点的力矩导纳,作为一个复数量,表为Ym,可得到机器振动通过弹性支架向地板传递的转动功率流表示式

    式中Re[Ym]为Ym的实数部分,Km和Ua0分别表示弹性支架转动劲度系数和机器自由源角速度。

    由上可知,对于弹性安装的机器,要预测其结构发射,必须知道以下三个参量:(1)机器的自由源速度;(2)减震弹性支架的劲度系数;(3)地板的导纳。

    3　机器的自由源速度的测量

    当机器处于完全自由状态下开动,安装点的速度称之为“自由源速度”[2]。通常,当支架的导纳远大于机器的源导纳时,安装点的速度即为自由源速度的很好近似[3]。

    本文以一台650W的小型排气风机作测量,该风机的基板内有四个对称的安装点。被测的机器用弹性绳悬挂[4]。当机器开动时,使用一对加速度计分别固结于安装点两边,拾取加速度信号,该信号通过一个具有加及减功能的电荷放大器放大后,输入到一台FFT分析仪进行测量和储存,最后再由计算机进行有关运算获得最后结果。测量在机器基板上的4个安装点上进行。作为例子,图2和图3分别表示了其中的一个安装点的垂直方向平动自由源速度和水平两个方向的转动自由源速度(角速度),其它3个安装点的结果与此相似。