摘要：本文對設計中常用的幾種設備基礎隔振方式進行了簡要探討，指出其優劣，以便在以后的設計中合理的選擇隔振方式

　　關鍵詞：隔振 排樁 設備基礎

　　Abstract: in this paper, the design of the equipment used in several basic way of vibration isolation are discussed briefly, points out the advantages and disadvantages, so that the design of the later in the choice of reasonable way of vibration isolation

　　Keywords: isolation row pile foundation equipment

　　中圖分類號：TB535+.1 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1、引言

　　隨著社會的進步和發展，機械加工行業已經進入精密和超精密時代。精密儀器是現代工業生產、檢測和科學實驗的關鍵設備，然而當環境中振動的影響過大時，會造成設備加工質量達不到規定要求，或者儀器檢測和實驗數據不準，這都將導致嚴重的后果。設備隔振主要分為兩種，一種是對振動敏感的機器和設備，這類設備隔振的主要目的是保證在給定外部激勵時，設備或其它關鍵區域(如精密制造設備中工件和工具之間、或設備哥元件之間)的相對振動不超過允許的極限值。典型代表如精密機床、坐標測量儀等;另外一種是本身為振源的機器和設備，這類設備隔振的主要目的是將傳遞到基礎的動態作用力減低到允許值以下。典型代表如鍛錘、水壓機等產生沖擊力的設備或激振器等振動頻譜成分復雜的機器。[1]

　　這些動力設備雖經過靜、動平衡，但仍有不平衡力存在，它們通過設備基礎傳遞到地基上去，不僅會影響周圍工作人員的工作和情緒，還會影響周圍機器的正常運行。因此，解決設備基礎的振動控制問題具有重要意義。

　　2、隔振溝

　　隔振溝是針對沿地基淺表水平傳播的振動隔離的一種通用方法，當振動波在傳播過程中遇到該屏障時，根據波的衍射作用，會在隔振溝后出現一個地面振動幅度相對降低的屏蔽區，從而達到屏蔽區削振的目的。影響隔振溝隔振效果的因素主要包括隔振溝的寬度、深度以及隔振溝距離動力設備之間的距離。

　　2.1 根據李建波等研究報告，0.5m與1.2m隔振溝寬度的對比顯示，寬度對于隔振效果影響不大，太寬的隔振溝會縮小車間空間對與工藝設備的布置產生不利影響。因此在設備基礎設計時，一般可選擇隔振溝寬度為100-200mm。

　　2.2 隔振溝深度，一般可取地基淺表波長的1/4左右。隨著溝深得增加，對豎向振動有明顯的減振效果，但對于水平振動的減振效果并不明顯。溝深很大時，實際施工會很難達到，尤其是軟土地基和高地下水位場地，而且土壓力對隔振溝壁的影響會使成本成倍增加。應用連續空溝隔振時，對中高頻振動是防止地面振動危害的有效措施;對低頻擾動，要汪意其對振動的放大作用。

　　2.3 在達到穩態振動后，隨隔振溝與動力設備之間距離的增加，水平向振動先增大后減小，豎向振動幾乎沒有大的變化，在相同深度時隔振溝對水平向振動的影響要大于豎向振動。不管是位移幅值還是速度幅值，相對于無隔振溝時，距基礎1.5m時的隔振效果較好，故宜在動力設備附近處設置隔振溝。

　　隔振溝中宜填充彈性材料，以往工程中常用瀝青、麻絲等材料，但兩種材料混合在一起，時間長了會結成硬塊，減低防振作用。現在實際工程中多采用在基礎四周外掛硬質泡沫塑料或聚苯乙烯板;當設備基礎特別深時，隔振溝壁和設備基礎整澆到一起，彈性材料還可以作為基礎澆注混凝土的模板，如圖1所示。

　　圖1 隔振溝大樣

　　3、增大基礎重量

　　該種方式是采用大于設備質量3-5倍的基礎質量作為輔助質量，隨振動體共同振動，消除振動能量以達到減振的目的，這種大質量的減振基礎在實際工程中被廣泛采用，多用于通用動力、輕工、化工等行業當中，特別適用于設備高度很高的情況。作者曾在大型立式車床基礎設計中采用，該立車高15m，根據《動力機器基礎設計規范》，基礎的混凝土厚度就需要3m厚，這樣在不須采用其他隔振措施的情況下滿足了工藝的精度要求，取得較好的經濟效益。

　　4、設備基礎下采用隔振器

　　這種方式需要專業的減震器設計生產廠家，一般應用在小型高精度設備基礎上，并且需要空間富裕，便于下到基礎下面調試減振彈簧等，成本較高。其基本原理如下圖2所示：

　　圖2 單自由度隔振系統的動力學模型

　　假設被隔振的的設備或機器和隔振器相比，可認為前者是只有質量而無彈性的剛體，后者只有彈性和阻尼而無質量。其振動方程為

　　最大基底力與作用力幅值的比定義為隔振系數即絕對傳遞率

　　, 激振頻率與隔振系統固有頻率; 。

　　圖3 傳遞率與頻率比圖

　　如圖3所示，實際隔振體系僅僅在頻率比大于 當頻率比大于以后，系統進入隔振區，隔振系數開始小于1，基底力動載振幅小于激振力振幅，激振力被慣性力平衡掉;當頻率比遠大于 以后，則質量快m的慣性力與激振力相位相反，而數值接近，作用力與反作用力相互平衡掉，振幅小于靜變位，僅有靜載荷和小部分殘余動載荷通過彈簧阻尼元件傳遞到基礎上。

　　實際工程中多采用彈簧隔振器和橡膠隔振器，應具有較好的耐久性，彈性好，承載力大，阻尼適當，易于安裝和更換的特點。

　　5、排樁隔振

　　相對于空溝、填充溝等連續屏障，樁作為非連續屏障具有施工速度快、造價低、能滿足低頻振動污染治理中對屏障深度的要求等優點，已在工程中取得了良好的隔振效果。[3]

　　研究表明，只有當樁徑大于被屏蔽的波長的1/6或1/4 時，單排樁才能取得良好的隔振效果，這在實際工程中是很難實現的。此時，可通過密布多排小截面樁來實現隔振效果是理想的選擇，如圖4所示。

　　圖4 多排樁隔振

　　非連續屏障遠場被動隔振相當于多個成排的異質體引起的瑞利波散射問題。基于瑞利波散射的積分方程法，李志毅等[4]分析了單排和多排樁屏障的隔振效果，主要結論如下：

　　(1) 非連續屏障隔振起到的是一個整體屏蔽作用，單根樁不可能形成有效隔振的屏蔽區，只強調樁徑而忽略樁間距對隔振效果的影響是片面的。

　　(2) 多排樁隔振屏障體系的厚度主要取決于樁的排數，與單樁的截面尺寸關系不大。樁的排數越多，屏障體系的厚度越大，隔振效果越好。

　　(3) 多排樁隔振對樁的截面尺寸無限制要求，采用小樁密布可達好的隔振效果。為了形成非連續屏障的整體隔振效果，樁與樁的間距不能太大。

　　(4) 多排樁的排距對隔振效果影響小。

　　多排樁隔振理論分析屬于多個異質體的三維散射問題，在數值計算時，需要采用專業的有限元軟件進行計算，對設計人員的要求較高。并且最好和現場檢測數據進行校驗，以獲得準確的計算結果。

　　6、結束語

　　本文對實際工程中常用的設備基礎隔振設計進行了介紹，并對各個方法的優劣和使用進行了簡要探討，對于以后工程項目中設備基礎的隔振設計有重要的現實意義。

　　參考文獻

　　[1]朱石堅,樓京俊等.振動理論與隔振技術. 北京,國防工業出版社,2006.6.

　　[2]陳新鈺,朱上.核電汽輪機隔振裝置的應用與論證[J]. 江蘇電機工程，2007，26(3)：58–61.

　　[3]高廣運,楊先健等. 排樁隔振的理論與應用[J]. 建筑結構學報，1997，18(4)：58–69.

　　[4]李志毅等. 多排樁屏障遠場被動隔振分析[J]. 巖石力學與工程學報，2005，24(21)：3990-3995.