物理性污染控制习题答案 第三章振动污染及其控制
1.什么是振动污染？振动污染具有什么特征？ 答：振动污染：振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作 振动污染的特点
主观性：是一种危害人体健康的感觉公害。 局部性：仅涉及振动源邻近的地区。
瞬时性：是瞬时性能量污染，在环境中无残余污染物，不积累。振源停止，污染即消失。
2. 振动污染的来源及其影响
答：振动污染的来源于自然振动和人为振动 自然振源由地震、火山爆发等自然现象引起。
自然振动带来的灾害难以避免，只能加强预报减少损失。 人为振源主要包括（一）工厂振动源（二）工程振动源 （三）道路交通振动源 （四）低频空气振动源。
振动对生理的影响主要是损伤人的机体；
振动对心理的影响主要是心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应； 振动对工作效率的影响主要是振动可使视力减退,使人反应滞后，影响语言交谈，复杂工作的错误率上升等；
振动对构筑物的影响主要是振动导致构筑物破坏。 3. 简谐振动系统具有哪些性质？ 答：简谐振动是最简单的周期振动 定义：某个物理量（位移、速度或加速度）按时间的正弦或余弦规律变化的振动。 简谐振动系统性质：（一）自由振动（二）受迫振动（三）振动体与共振 4. 共振现象是怎样产生的？有何危害？如何防止？
答：共振现象产生是激振力受到过滤乃至变形，某些成分被突出、扩大后传递，大多数场合存在若干种形式的共振现象。 危害是共振引起的扩大。 共振现象的主要形式有4种 （1）包括基础在内的机器质量和支承基础的支承弹簧引发的力的传递即为共振。 （2）激振力传递过程中，可能发生因地质构造引起地基共振的现象。
（3）从受振（即受损方）还须考虑与振源同样的机械或建筑及其支承引起的共振。
（4）当机械或建筑的部分或部件的固有频率与传递来的激振力频率一致时，就会强烈共振。
防止共振主要方法：（1）改变机器的转速或改换机型来改变振动的频率； （2）将振动源安装在非刚性的基础上以降低共振响应；
（3）用粘贴弹性高阻尼结构材料来增加一些波壳机体或仪器仪表的阻尼，以增加能量散逸，降低其振幅；
（4）改变设施的结构和总体尺寸或采取局部加强法来改变结构的固有频率。 5. 沿地面传递的波动具有什么特点？
答：波动沿地面的传递特性 （1）波动传递的顺序
首先观测到与地面平行的P波，其次是S波，而后是具有与地面垂直振动分量的R波。
（2）波动的空间分布特征
P波在空间传播最快，S波次之，二者都以振源为中心呈球面波传播；R波稍滞后，以振源为中心呈圆柱波传播。R波能量最强，约占总能量的67%，是振动公害处理首要考虑的波。横波占26%，纵波能量最小，仅为7%。 （3）波动随距离的衰减
振动以波动形式从振源传递到地面，随波动距离增加逐渐减小，直至衰灭。波的形态不同，n值不同，波动随距离r的衰减也不同。 （4）波动的反射、折射和衍射
入射、反射、折射的角度分别取决于P波、S波的速度。此外，不同种类的反射波和折射的强度还受密度的影响。
6.表示振动的主要参数有哪些？是如何定义的？
主要参数有：位移、速度、加速度、振动加速度级及振动级 位移：
0
dx速度 ：
??x0cos?t dt
d2x 2???x0sin?t2加速度： dt
位移、速度和加速度的换算关系（p118图3-20 ）
振动级：一般用机械振动参数级来描述振动的强度，单位为分贝（dB）。 在环境振动测量中，一般选用振动加速度级和振动级作为振动强度参数。 振动加速度级定义为
aLa?20lge
aref
振动级定义为修正的加速度级
a'e' La?20lgaref
7. 振动源的控制方法有哪些？
答：改进振动设备的设计；提高制造加工装配精度。 8. 如何控制机械振动污染？简述其原理。 答：（一）降低机械的振动加速度
降低机械的振动加速度的措施：采用使自由振幅倍率减小的设计。 （二）利用支承台架质量的减振措施
机械质量m越大，弹簧劲度k越小，激振力频率f越大时，则ω/ω0越大。 通过增减机械支承台架的质量能够降低振动加速度。调节支承台架质量，使机械位移振幅控制在容许值以内。
x?xsin?t（三）利用动力吸振的减振措施
当外力的频率与质量-弹簧系统的固有频率接近时，就会产生共振。 当机械安装不良而形成共振状态等情况，可采用动力吸振器的方法，作为减振处理措施之一。
9.弹性减振的原理是什么？可采取哪些方法？
原理：用弹性材料支撑机械，使传递到基础的激振力减少 。 采取方法：
（1）积极隔振（主动隔振） 在机器与基础间安装弹性支承（隔振器），减少机器振动激振力向基础的传递量，迫使机器的振动得以有效隔离的方法
作用:降低设备扰动对周围环境的影响，同时使设备自身振动较小。 风机、水泵、压缩机及冲床的隔振 （2）消极隔振（被动隔振）
在设备与基础间安装弹性支承（隔离器），减少基础的振动对设备的影响程度，使设备能正常工作或不受损害。
作用:减小地基的振动对设备的影响，使设备的振动小于地基的振动，达到保护设备的目的。
精密仪器设备的隔振，房屋下安装隔振器防止地震破坏。 10.振动控制材料可分哪几类？如何选择适宜的抗振材料？ 答：隔振材料，阻尼材料，阻尼合金。 常用的隔振材料有橡胶，软木，玻璃纤维，毛毡。
橡胶：橡胶隔振垫的刚度由橡胶弹性模量和几何形状决定。 软木：优点：质轻、耐腐蚀、保温性能好、加工方便等。缺点：不适于低频隔振 。 玻璃纤维：优点:耐腐蚀、防火、弹性好，性能不随温度变化
毛毡：优点:价廉、安装方便，可根据需要切成任何形状和大小，并可重叠放置，获得良好的隔振效果。
要求：防腐，防虫，易用油纸或塑料薄膜予以包裹，缝隙易用沥青涂抹密封 常用的阻尼材料有弹性阻尼材料，复合材料，阻尼合金，库仑摩擦阻尼材料，其他类。
弹性阻尼材料常用的有橡胶类、沥青类和塑料类。优点：阻尼损耗因子很大、减振性能良好缺点：温度适应性较窄，微小温变会引起阻尼特性的较大改变。 复合材料常用的有层压材料、混合材料。优点：施工工艺简单，有较好的控制结构振动和降低噪声的效果。
阻尼合金：优点：大阻尼合金具有比一般金属材料大得多的阻尼值；导热性好，耐高温；可直接用作机器的零部件，缺点：价格贵。 11.针对地铁污染的特点，提出合理的防治方案。（演讲）
12.将两台机器先后开动，由某一测点测量其振动，得加速度有效值分别为4.25g
2 和3.62g，求两台机器同时开动时的加速度级（1g为 10 ? 。 m/s2 ）
解：两台机器同时开动时的加速度有效值为
22?22?22 ae?4.25?3.62?10m/s?5.58?10m/s两台机器同时开动时的加速度级为
?2a5.58?10 eLa?20lg?20lgaref10?5dB?20(lg5.58?3)?74.93dB
14.设某处有8台能完全独立启动的机器。逐台分别启动，由某一测点测得下表的8个振动级数值，求这8台机器同时开动时该测点的振动级是多少分贝。 机器 1 2 3 4 5 6 7 8 振动级/dB 82 79 74 72 80 68 75 65 解1： a'e'La?20lg arefa'a'e1 L ' ? 20lg e1 82 ? ' ?0.9?2220lga1a?10?12.59?10m/s?5a e1ref10 'a'e2a'L?20lg a2'?1.05?2279?20lge2arefa?10?8.91?10m/s?5 e210 'a'e3a'e3 La3?20lga'?1.3?2274?20lgrefa?10?5.01?10m/s?5 e310 'a'a'e4'?1.4?2272?20lge4 La4?20lgaa?10?3.98?10m/s?5e4ref10
a'e5' L?20lga''?1?2280?20lge5aref a5a?10?10?10m/s?5e510
a'e6' L?20lga''?1.6?2268?20lge6aref a6a?10?2.5?10m/s?5e610
a'e7' L?20lga''?1.25?22e7a7a?10?5.62?10m/s75?20lgaref e7?510
a' L'?20lge8a''?1.75?22e8a8a?10?1.78?10m/s65?20lga e8ref?510
8台机器同时开动时修正的加速度有效值为
'22222222?22 ae?12.59?8.91?5.01?3.98?10?2.5?5.62?1.78?10m/s ?20.49?10?2m/s2
8台机器同时开动时的加速度级为
a'e20.49?10?2 'La?20lg?20lg?86.23dB?5a ref10
0.1Lpin解2：
Lp?10lg10?2?51?
?i?1
Lp?10lg108.2?107.9?107.4?107.2?108.0?106.8?107.5??106.5
?86.23dB
15.假设机械本身的重量为785N，转速为60rpm，不平衡力为每转58.8N，作用于垂直方向。此时，若使支点台架之下为弹性支承，系统的固有频率5 Hz，机械的最大位移振幅控制在0.2mm以下时，则支承台架的重量不得低于何值时，可起到减振作用。 解：
0
22
00
0
000
系统总质量
1100058.81 m?1F0||???|2222 x0?0???0.2(2??5)60/60?? ?????15?? ??0?100058.81
????310.61kg2 0.2(31.4)0.96
支承台架的重量 (310.61?785/9.8)?230.51kg
16.一台质量为1000kg的机械，以900 rpm的转速回转，在上下方向产生200N的不平衡力时，若采用四个弹簧，当一个弹簧的劲度系数为何值时，可使 ??0.25 。
解： 振动传递系数
1 1 ? ? 2?0.25? 0?2f0 ? ? ? 4
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22 ????f??f? ??????f?00?0??f0?
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一个弹簧的劲度系数
1k由 f0? ， 得2?m10002k??2??6.7?kg/s24?15????5?f0?2f0?6.7Hz?4.426?105kg/s2?4.426?105N/m