振动结构设计综述.doc

1、振动结构设计综述摘要大型设备基础振动、上楼设备基础振动，是化工厂房设计中经常遇到的棘手问题，基础的振动设计结果直接影响整个工艺流程的生产过程能否顺利进行，本文主要介绍实际工程中基础的振动设计。 关键词机组 振动速度振幅 扰力值 工作转速 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 、引言 随着我国经济快速发展，工业厂房建设迅猛扩张。由于土地资源稀缺，以及生产流程的需要，设置在楼层上的动力机器越来越多，重量也越来越大，使一些成受动力机器荷载的房屋，尤其没有经过抗振设计的房屋，无论是支承动力机器的构件的竖向振动，还是房屋的整体水平振动，往往超过允许限值影响日常生产和操作人员身心健康。而

2、且目前在我国有关楼板上动力机器的振动计算规范中，只给出振动限制要求，没有明确给出设计方法和计算公式，所以设计人员往往根据以往相似图纸和工程经验，而实际工程投产后厂房振动能否满足使用要求往往心里没底。 本文主要概述了上楼设备振动设计的一些设计方法及经验，为了将来设计工作提供有益参考，更好的完成实际工作。 、工程实例 2.1 工程介绍 在鹤煤电石成品仓的设计中就遇到了上述问题，在成品仓的 17.500m层有两台振动筛基础，需要进行振动设计。这次振动筛的设计主要主要依据弹性支座梁振动的能量原理，并且结合规范要求，通过反复试算验算完成了设计。现将本次楼板上振动筛基础的设计原理和一些设计心得做些介绍。

3、2.2 设计介绍 本次设计的振动筛基础的工作原理是通过筛子对物料进行粒径筛分振动方向就是物料在筛内流动方向，振动筛与地面倾斜 4045，在筛子与支架之间设有弹簧垫，筛子通过弹簧垫传递向下的力，所以基础上受竖直方向的力。设计时按弹性支座梁振动简便方法计算。 在实际工程中，作用在梁上的荷载一般相当复杂，在梁的振动中，作用在梁上的荷载的规律很难采用数学公式来描述，而且一般梁的振动效应第一振动振型起主导作用，为了简化计算，在楼板上机器动荷荷载作用计算满足工程振动要求的前提下，把梁上作用荷载进行简化，采用简便计算方法 一 将集中荷载转化成均布质量 3）对于预应力构件，高强混凝土的刚度大、变形小，减少因徐

4、变而导致的预应力损失。 把作用在梁上的荷载简化为均布荷载，并主要考虑第一振型作用。把集中质量近似的简化为均布质量的方法，主要是采用能量原理。根据能量守恒定理，梁在振动过程中，如果不计阻尼影响，任何时刻动能和位能之和始终保持为一常数。梁振动在平衡位置时位能为零，而动能为最大 Umax，在振动位移最大时的极限位置动能为零，而位能为最大Wmax，所以 Umax=Wmax。以 mu 表示为梁原存在的单位长度上的质量（例如梁自重的均布质量） ，mj 为梁上的第 j 点的集中质量，j=1,2n。我们在此所讨论的梁为一维的且等截面的。当梁自由振动时截面的竖向位移为 y(x,t)=y(x)sin(wt+)，梁

5、自由振动的动能为 U=0.5w2cos2(wt+)L0muy2(x)dx+0.5mjw2cos2(wt+)y2j， yj-为集中质量 mj 处振型曲线值； L-为梁的跨度。 动能最大值 Umax=0.5w2（L0 muy2(x)dx+mj y2j） 梁自由振动时的位能在数值上等于其应变能，位能最大值 Wmax=0.5L0EI(y2(x)/dx2)2 dx，根据 Umax=Wmax 得 0.5w2（L0 muy2(x)dx+mj y2j）=0.5L0EI(y2(x)/dx2)2dx 所以 w2=L0EI(y2(x)/dx2)2 dx/L0 muy2(x)dx+mj y2j 对于仅具有均布质量 m

6、 的梁振动时最大动能为 Umax=0.5w2L0my2(x) dx2，最大位能为 Wmax=0.5L0EI(dy2(x)/dx2)2 dx，根据 Umax= Wmax 得自频 率表达式 w2=L0EI(dy2(x)/dx2)2 dx/ L0 my2(x) dx2，则m=mu+mj kj，式中 kj 为集中质量简化为均布质量的方法适用于非弹性支座和弹性支座的梁。 在上述把集中质量简化为均布质量的方法中，关键是如何选取弹性支座梁的振动曲线，做为梁的具有均布质量的第一振型曲线，实算证明误差很小。两端弹性支座刚度相同的梁，在均布荷载作用下的变形曲线。y (x)1= mgL3(X-2X3/L2+X4/L

7、3)/24 EI, 当梁的 EI=且支座刚度为 r 时，在均布静荷载 mg 作用下的变形曲线 y (x)2=mgL/2r，弹性支座梁的总变形曲线 y(x)= y (x)1+ y (x)2= mgL3(X-2X3/L2+X4/L31)/24 EI+ mgL/2r。用能量法公式的另一种形式来计算梁的基频，即 w2= Umax/ Vmax，得基频 w2=gL0y (x) dx/L0y2(x) dx。 L0y (x) dx=mg（L5/120EI+L2/2r） L0y2(x) dx= m2g2(31L9/362880(EI)2+ L6/120 EI r+ L3/4 r) 二强迫振动计算 采用振型分解法

8、计算强迫振动，计算弹性支座均质单跨梁 第一振型强迫振动的方法如下。梁的振动线位移为 y(x,t)= y1(x)q1(t)，y1(x)为梁的第一振型函数； q1(t)为第一振型广义坐标，是时间 t 的函数，由下列微分方 程确定：q1(t)+(1+r) w21 q1(t)=(p1/M1)elt，M1 第一振型折算质量，M1= mL0y12(x) dx；p1 第一振型折算荷载的幅值，p1=Pky1(xk)，Pk 集中扰力幅值，k=1，2n。 y1d= p1/ M1，式中 y1d 在第一振型折算荷载振幅 p1 静力作用下折算体系产生的位移；q1= y1d1，1 第一振型动力系数。 具体过程见下面附表。

9、 3、总结 一般来说，梁两端支座有刚性和弹性之分，如果梁与框架柱或剪力墙相连时按刚性支座考虑，支撑振动设备梁与框架梁或次梁相联时按弹性支座考虑；一般来说，对于高转速设备布置时越接近支座处对振动设备的振动作用约束越明显，以上所说计算方法主要是为了验算支撑构件或厂房 的自振频率避开设备振动频率，避免共振从达到规范限值要求，满足生产操作需要。本次振动筛基础的振动主要是通过对梁格布置反复调整改变支座模式和荷载传递路径，以及调整构件尺寸大小，修改支撑构件的刚度，再通过上述的简化计算方法来设计达到使用要求。 参考文献 1 张荣山 张震华 顾整蒙.建筑结构振动计算与抗震设计冶金工业工业出版社.2010.9 2动力机器基础设计规范 1996.7 3离心式压缩机基础设计规定.2006.10 4石油化工往复压缩机工程技术规定.2004.1