离心机(分离机)的隔振系统

　　应用与试验离心机（分离机）的隔振系统贾海英（广州广重分离机械有限公司，广东广州510252）应用效果。

　　5：A离心机（分离机）是一种高速回转的机器，其转速从每分钟数百转到数万转。由于转动中回转系统的不平衡，以及离心机在运转过程中还要加进物料，物料的分布均程度等原因，都将引起离心机的振动。

　　另外，有时由于工艺的需要，要求将离心机安装在高层楼板上，对振动的要求也就更为苛刻。为了延长机器的使用寿命，保证操作人员的人身安全，就要采取适当的隔振措施，因此离心机（分离机）的隔振系统的设计显得尤为重要。

　　1隔振原理隔振，就是将振动源与地基等的刚性连接改成为弹性连接，以隔绝或减弱振动能量的传递，从而实现减小振动或减低噪音的目的。隔振装置一般是在基座下面放上隔振器，用以隔离激振源与地基等周围物体，使机器的振动不致传向周围。衡量隔振效果好坏的重要指标一般用隔振系数n或称传递系数）表示。有时也用隔振效率e=（由于机器的刚度比隔振器的刚度大得多，所以一般将机器看作只有质量的刚体，而将隔振器看作只有刚度和阻尼的弹性元件。对于仅考虑单向振动的机器，可以简化为单自由度隔振系统。如所示。

　　该系统是由1个机器（质量为m）和1个隔振器c（阻尼系数为K）组成，干扰力为简谐干扰力Fsint，此系统的微分方程为：转子的固有频率发生共振时的那一特定转速。

　　从以上推导可知，当W=Wn时，位移达到无限大，运转时，会产生很大的振动。而Z越大，则位移X越小。

　　②W》Wn，位移X趋近0.因此，欲使离心机运转平稳，工作转速W必须避开临界转速Wn.为隔振系统微分方程分析图示。

　　机械研究与应用2离心机（分离机）的隔振系统严格来讲，离心机的隔振系统多为多自由度系统，除了回转运动外，还有摇摆运动，但在具体计算隔振系统时，考虑到计算的复杂性，以及摇摆运动对机器的影响较回转运动小的多，故常将其简化为单自由度的系统。

　　只有当机器的工作转速低于或高于临界转速时，运转才平稳。因此，根据各种离心机的性能要求和结构特点，当要求的工作转速低于临界转速时，离心机的轴设计的比较粗大，因而，刚性好，临界转速就会更高，这种轴通常称为刚性轨其转子则为刚性转子。例如刮刀卸料离心机、活塞推料离心机等。当要求的工作转速高于临界转速时，离心机的轴设计的较为细弱，刚性小，临界转速就会更低一些，这种轴称为挠性轨其转子为挠性转子，例如碟片离心机、上悬式离心机等。

　　目前，在离心机中采用的隔振装置可分为两类。

　　一类为轴系隔振，即在轴承处设置弹性元件，使机器的振动不致传到机座和地基。例如，如简所示的碟片离心机在立轴的上轴承处安装有6个辐射弹簧。

　　可使由于布料不均匀等转子不平衡引起立轴振动与机座与地基隔开。另一类是在离心机的轴承座处或基座下面设计有隔振元件的隔振系统，如刮刀卸料离心机、活塞推料离心机等。

　　因为临界转速％与弹性元件的刚度K以及机器的质量M有关，当机器质量一定时，临界转速主要受K值的影响。而K值是由弹性元件的材料、结构等决定的，因此，有必要对弹性元件进行分析。

　　3弹性元件的设计胶和组合式等。

　　常用金属弹簧有圆柱形螺旋弹簧和圆锥弹簧。

　　①圆柱形弹簧是较为常用的隔振元件，它的受力与变形之间基本上呈线性变化，力学性能稳定，设计值与实际值很接近。且弹性力P随弹簧压缩变形量X的增大而增大。这种弹簧的刚度可以设计的很大，也可设计的很小，分别可得到自振频率很高或很低的隔振元件。其弹性力的数学表达式为：圆柱形弹簧的缺点是阻尼系数很小，一般为0. 01左右，隔振效果较差。对于压缩弹簧来讲，其高度和直径之比即L/D不能太大。否则，横向的刚度过小，容易引起机器的晃动。一般我们取L/D 1. 5，其水平刚度可通过查表得到。

　　②圆锥弹簧圆锥弹簧与圆柱弹簧相比，具有较大的横向稳定性，它的负荷和变形是非线形的，因此圆锥弹簧的自振频率是变值，可以防止共振现象的发生。

　　利用橡胶作为隔振元件。由于橡胶具有形状不受限制，有较高的内阻、可吸收冲击和高频振动的能量、工作平稳、噪声小、安装和调整方便、便于维护和保养等优点，已广泛应用在许多设备中。

　　目前橡胶弹簧的主要材料是天然橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶等。

　　①橡胶弹簧的静弹性特性a橡胶弹簧的表观剪切弹性模数Ga一般将弹簧材料的剪切弹性模数G作为橡胶弹簧的表观剪切弹性模数Ga.即G=Ga b橡胶弹簧表观弹性模数Ea拉伸橡胶弹簧：：a=E（橡胶材料的弹性模数）压缩弹簧则与弹簧的形状、结构尺寸以及附件支承表面结合状态等情况有关。

　　其中：为表征几何影响系数。

　　圆柱型、圆柱带孔的橡胶弹簧：i=3. 3.1弹性元件的选择就弹性元件所用的材料来分类，有金属弹簧、橡比。

　　②橡胶弹簧的动弹性特性机械研究与应用橡胶弹簧的内摩擦大，使其变形对于力有个滞后过程，动表观剪切弹性模数与静表观剪切模数之比称入）2 =芦关的橡胶圈的单位压力。

　　表1传递率T频率比J且尼比的关系1，即干扰力的频率小于隔振系统的固有频率时，传递率为1，即干扰通过隔振基础全部传递给基础，隔振系统不起作用。当入=1时，即干扰力的频率等于或接近系统固有频率时，传递率T> 1，即隔振系统不起作用，反而放大振动的干扰，甚至产生共振现象。当1.414即当干扰力的频率大于系统固有频率的2倍时，传递率T< 1，隔振系统真正起到作用。

　　（2）在工程结构中，一般多为小阻尼状态，频率~5时，即干扰力的频率等于系统固有频率的25~5倍时可满足工程上的要求。此时，隔振效果良好。

　　4.2隔振器的选用（1）隔振器必须选择得不至于激发系统的固有频率。

　　（2）当隔振装置在靠近共振区工作或在设备启动过程中必须通过共振区时，隔振器必须有阻尼。

　　4.3隔振器的布置（1）隔振器的布置应尽量使隔振器的刚度中心、干扰力中心和基础的重心在同一垂线上，以防止各方面的振动耦合，将多自由度的振动系统简化为单自由度的振动系统。

　　（2）尽量降低隔振系统的重心，以保证系统具有足够的稳定性。例如可以加大基础的重量，降低其有效重心，利于隔振等。如（a）、（b）所示。

　　机械研究与应用（3）配用其他隔振措施，作到整体隔振，以达到系统的隔振效果。

　　（4）隔振元件常选用金属弹簧或橡胶。

　　（a）对称于机器重心布置（b）降低设备重心提高安装支点隔振器的布置5应用实例我公司生产的GK1600N刮刀卸料离心机，转鼓转速为900i/min主电机功率为75kW，机器总重15000kg.本机的隔振装置的设计如所示，由于机器重心较高，因此选用降低设备重心提高安装支点的方法。并设计有重量为15 000kg的钢筋混凝土隔振板，使得设备整体重心降低。隔振元件选用16个耐酸碱橡胶圈，并对称布置，以保证各支撑点的隔振器受力均匀。上下衬有26mm钢板。在主机、油箱、电机座安装好后，调节吸振胶圈的位置，使得各吸振胶圈压缩高度一致后，将垫板与上下连接板焊接。

　　1吸振胶圈2下连接板3上连接板4隔振板通过计算水泥基础所承受的载荷为：静载荷30而干扰力频率为15Hz机器系统（含隔振板）的自振频率为5Hz使用厂家机器被安装在二楼楼板上，连续2年的生产运转中，楼板未感到明显的振动，运转平稳。测得机器负荷运转时的振动烈度为10.8，噪声（声功率级）106完全达到国家标准对机器振动和机器噪声的要求，达到设计和使用要求，机器隔振效果良好。