聲波是物體的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的一種能在特定介質(zhì)(包括固態(tài)介質(zhì)、液態(tài)介質(zhì)和氣態(tài)介質(zhì))中傳播的縱波。物體振動(dòng)通過(guò)空氣傳播的波稱(chēng)為噪聲，通過(guò)固體或液體傳播的波稱(chēng)為振動(dòng)。

來(lái)自自然界的振動(dòng)主要是地震和海嘯。實(shí)際上，影響人類(lèi)活動(dòng)的振動(dòng)污染主要是人為造成的，其發(fā)生源包括高速行駛的車(chē)輛、飛速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器、噴氣打樁的打樁機(jī)等等。人為造成的振動(dòng)雖然不像地震那樣破壞性極強(qiáng)，但是，它對(duì)人體健康帶來(lái)的損害是持久而深遠(yuǎn)的。因此，科學(xué)家們把振動(dòng)也視為一種污染。次聲波的特點(diǎn)是頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)、穿透力強(qiáng)，故其可傳播至很遠(yuǎn)的地方而能量衰減很小。飛馳的車(chē)輛、飛速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器、打樁機(jī)打樁、火箭發(fā)射、核爆炸等等，都是次聲波的一種形式。

環(huán)境振動(dòng)污染即振動(dòng)超過(guò)一定的界限時(shí)，對(duì)人體的健康和設(shè)施產(chǎn)生損害，對(duì)人的生活和工作環(huán)境形成干擾，或使機(jī)器、設(shè)備和儀表不能正常工作。與噪聲污染一樣，振動(dòng)污染帶有強(qiáng)烈的主觀性，是一種危害人體健康的感覺(jué)公害。

振動(dòng)污染和噪聲污染一樣是局部性的，即振動(dòng)傳遞時(shí)，隨距離增大而衰減，僅涉及振動(dòng)源鄰近的地區(qū)。振動(dòng)污染也不像大氣污染那樣隨氣象條件而改變，也不污染場(chǎng)所，是一種瞬時(shí)性的能量污染，正如在地震時(shí)所見(jiàn)到的那樣，振動(dòng)只是簡(jiǎn)單通過(guò)在地基內(nèi)的物理變化傳遞，隨著距離衰減而逐漸消失，不引起環(huán)境的其他變化。

隨著社會(huì)發(fā)展，接觸振動(dòng)作業(yè)的人數(shù)日益增多，振動(dòng)污染導(dǎo)致的職業(yè)危害也越來(lái)越引起人們的重視。目前，從事聲學(xué)、力學(xué)、機(jī)械制造等專(zhuān)業(yè)的科技人員大多都從事振動(dòng)研究。

定義

振動(dòng)是指力學(xué)系統(tǒng)在觀察時(shí)間內(nèi)，它的位移、速度或加速度往復(fù)經(jīng)過(guò)極大值和極小值變化的現(xiàn)象。任何物理量，當(dāng)其平衡位置圍繞平均值或基準(zhǔn)值作從大到小，又從小到大的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，都可稱(chēng)該物理量在振動(dòng)。換言之，當(dāng)一個(gè)物體處于周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，就可以說(shuō)物體在振動(dòng)。振動(dòng)是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，在日常生產(chǎn)和生活中極為常見(jiàn)。物體振動(dòng)產(chǎn)生聲音，因此振動(dòng)與聲音密切相關(guān)，但又有相對(duì)的獨(dú)立性，聲音的產(chǎn)生、傳播和接收都離不開(kāi)振動(dòng)。

振源

振源按其來(lái)源可分為自然振源和人工振源兩大類(lèi)：自然振源如地震、海浪和風(fēng)等；人工振源如運(yùn)轉(zhuǎn)的各種動(dòng)力設(shè)備、建筑施工使用的一些設(shè)備、運(yùn)行的交通工具、電聲系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器、人工爆破等。

振動(dòng)按其動(dòng)態(tài)特征又可分成四類(lèi)：①穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，即觀測(cè)時(shí)間內(nèi)振級(jí)變化不大的環(huán)境振動(dòng)，如空氣壓縮機(jī)、柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)等；②沖擊振動(dòng)，即具有突發(fā)性振級(jí)變化的環(huán)境振動(dòng)，如鍛壓設(shè)備以及建筑施工機(jī)械等；③元規(guī)則振動(dòng)，即任何時(shí)刻不能預(yù)先確定振級(jí)的環(huán)境振動(dòng)，如道路交通振動(dòng)、居民生活振動(dòng)、房屋施工、地震等；④鐵路振動(dòng)，即由鐵路列車(chē)行駛帶來(lái)的軌道兩側(cè)30m外的環(huán)境振動(dòng)。人的生命現(xiàn)象也離不開(kāi)振動(dòng)，心臟的搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)，都是人體不可缺少的功能。 [2]

危害

1、對(duì)人體的危害

振動(dòng)作用于人體，會(huì)傷害到人的身心健康。振動(dòng)對(duì)于人體的影響可分為全身振動(dòng)和局部振動(dòng)。全身振動(dòng)是由環(huán)境振動(dòng)引起，是指人直接位于振動(dòng)物體上時(shí)所受到的振動(dòng)。全身振動(dòng)對(duì)人體健康的影響是多方面的，如呼吸加快、血壓改變、心率加快、胃液分泌和消化能力下降、肝臟的解毒功能代謝發(fā)生障礙等。局部振動(dòng)是指手持振動(dòng)物體時(shí)引起的人體局部振動(dòng)，它只施加在人體的某個(gè)部位。長(zhǎng)期局部振動(dòng)引起的振動(dòng)病，主要表現(xiàn)為肢端血管痙攣、周?chē)窠?jīng)末梢感覺(jué)障礙和上肢骨與關(guān)節(jié)改變，稱(chēng)之為職業(yè)性雷諾癥、血管神經(jīng)癥和振動(dòng)性“白指”病。

(1)振動(dòng)頻率

人能感覺(jué)到的振動(dòng)按頻率范圍分為低頻振動(dòng)(30Hz以下)、中頻振動(dòng)(30～100Hz)和高頻振動(dòng)(100Hz以上)。對(duì)于人體最有害的振動(dòng)頻率是與人體某些器官固有頻率相吻合(共振)的頻率。這些固有頻率是：人體在6Hz附近；內(nèi)臟器官在8Hz附近；頭部在25Hz附近；神經(jīng)中樞則在250Hz左右；低于2Hz的次生振動(dòng)甚至有可能引起人的死亡。

(2)振動(dòng)振幅及加速度

振動(dòng)對(duì)人體的影響，常因振幅或加速度的不同而表現(xiàn)出不同的效應(yīng)。當(dāng)振動(dòng)頻率較高時(shí)，振幅起主要作用，比如作用于全身的振動(dòng)頻率為40～120Hz時(shí)，一旦振幅達(dá)0．05～1．3mm就會(huì)對(duì)全身都有害。高頻振動(dòng)主要對(duì)人體和組織的神經(jīng)末梢發(fā)生作用，引起末梢血管痙攣的最低頻率是35Hz。

當(dāng)振動(dòng)頻率較低時(shí)，則振動(dòng)加速度起主要作用。試驗(yàn)表明，人體處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下是無(wú)感覺(jué)的，而且勻速運(yùn)動(dòng)速度的大小對(duì)人體也不產(chǎn)生任何影響。當(dāng)人處在變速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)受到影響，也就是加速度對(duì)人體會(huì)有影響。加速度以m/s2為單位，考慮其對(duì)人體振動(dòng)的影響則以重力加速度g來(lái)表示，g—9.8m/s2。

頻率為15～20Hz范圍的振動(dòng)，加速度在4.9m/s2以下，對(duì)人體不致造成有害影響。隨著振動(dòng)加速度的增大，會(huì)引起前庭裝置反應(yīng)以致造成內(nèi)臟、血液位移。變速或撞擊，如果時(shí)間極短，人體所能忍受的加速度比上述值大得多。如果持續(xù)時(shí)間不超過(guò)0.1S，人體直立向上運(yùn)動(dòng)時(shí)能忍受(不受傷害)的加速度為156.8m/s2，而向下運(yùn)動(dòng)時(shí)為98m/s2，橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)則為392m/s2。如果加速度超過(guò)這一數(shù)值，便會(huì)造成皮肉青腫、骨折、器官破裂、腦震蕩等損傷。

(3)振動(dòng)作用時(shí)間

在振動(dòng)作用下的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)人體的影響就越大。因此，評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體是否有危害，必須考慮人體暴露在振動(dòng)下的時(shí)間長(zhǎng)短。

(4)人的姿勢(shì)

立位時(shí)對(duì)垂直振動(dòng)比較敏感，而臥位時(shí)對(duì)水平振動(dòng)比較敏感。人的神經(jīng)組織和骨骼都是振動(dòng)的良好傳導(dǎo)體。

2、對(duì)機(jī)械設(shè)備的危害和對(duì)環(huán)境的污染

在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生的振動(dòng)大多數(shù)是有害的。振動(dòng)使機(jī)械設(shè)備本身疲勞和磨損，從而縮短機(jī)械設(shè)備的使用壽命，甚至使機(jī)械設(shè)備中的構(gòu)件發(fā)生剛度和強(qiáng)度破壞。對(duì)于機(jī)械加工機(jī)床，如振動(dòng)過(guò)大，可使加工精度降低；飛機(jī)機(jī)翼的顫振、機(jī)輪的擺動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的異常振動(dòng)，都有可能造成飛行事故。各種機(jī)器設(shè)備、運(yùn)輸工具會(huì)引起附近地面的振動(dòng)，并以波動(dòng)形式傳播到周?chē)慕ㄖ铮斐刹煌潭鹊沫h(huán)境污染，從而使振動(dòng)引起的環(huán)境公害日益受到人們的關(guān)注。具體說(shuō)來(lái)，振動(dòng)引起的公害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①由振動(dòng)引起的對(duì)機(jī)器設(shè)備、儀表和建筑物的破壞，主要表現(xiàn)為干擾機(jī)器設(shè)備、儀表的正常工作，對(duì)其工作精度造成影響，并由于對(duì)設(shè)備、儀表的剛度和強(qiáng)度的損傷造成其使用壽命的降低；振動(dòng)能夠減弱建筑物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在較強(qiáng)振源的長(zhǎng)期作用下，建筑物會(huì)出現(xiàn)墻壁裂縫、基礎(chǔ)下沉，甚至發(fā)生當(dāng)振級(jí)超過(guò)140dB(A)使建筑物倒塌的現(xiàn)象。

②沖鍛設(shè)備、加工機(jī)械、紡織設(shè)備如打樁機(jī)、鍛錘等都可以引起強(qiáng)烈的支撐面振動(dòng)，有時(shí)地面垂直向振級(jí)最高可達(dá)150dB(A)左右。另外為居民日常服務(wù)和維護(hù)服務(wù)的如鍋爐引風(fēng)、水泵等都可以引起75～130dB(A)之間的地面振動(dòng)，超過(guò)75dB(A)時(shí)，便產(chǎn)生煩躁感，85dB(A)以上，就會(huì)嚴(yán)重干擾人們正常的生活和工作，甚至損害人體健康。

③機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到建筑物的基礎(chǔ)、樓板或其相鄰結(jié)構(gòu)，可以引起它們的振動(dòng)，這種振動(dòng)可以以彈性波的形式沿著建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳遞，使相鄰的建筑物空氣發(fā)生振動(dòng)，并產(chǎn)生輻射聲波，引起所謂的結(jié)構(gòu)噪聲。由于固體聲衰緩慢，可以傳遞到很遠(yuǎn)的地方，所以常常造成大面積的結(jié)構(gòu)噪聲污染。

④強(qiáng)烈的地面振動(dòng)源不但可以產(chǎn)生地面振動(dòng)，還能產(chǎn)生很大的撞擊噪聲，有時(shí)可達(dá)100dB(A)，這種空氣噪聲可以以聲波的形式進(jìn)行傳遞，從而引起噪聲環(huán)境污染，進(jìn)而影響人們的正常生活。 [3]

振動(dòng)的影響是多方面的，它損害或影響振動(dòng)作業(yè)工人的身心健康和工作效率，干擾居民的正常生活，還影響或損害建筑物、精密儀器和設(shè)備等。評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響比較復(fù)雜，根據(jù)人體對(duì)某種振動(dòng)刺激的主觀感覺(jué)和生理反應(yīng)的各項(xiàng)物理量，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和一些國(guó)家推薦提出了不少標(biāo)準(zhǔn)，概括起來(lái)可以分成以下幾類(lèi)。

對(duì)人體影響的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)對(duì)人體的影響比較復(fù)雜，人的體位，接受振動(dòng)的器官，振動(dòng)的方向、頻率、振幅和加速度都會(huì)對(duì)其造成影響。人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)是：人體剛感到振動(dòng)是0.03 m/s2，不愉快感是0.49 m/s2，不可容忍感是4.9 m/s2。評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響遠(yuǎn)比評(píng)價(jià)噪聲復(fù)雜。根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人體的影響，大致分為以下四種情況。

(1)振動(dòng)的“感覺(jué)閾”：在此范圍內(nèi)人體剛能感覺(jué)到振動(dòng)的信息，但一般不覺(jué)得不舒適，此時(shí)大多數(shù)人可以容忍，對(duì)人體無(wú)影響。

(2)振動(dòng)的“不舒適閾”：這時(shí)振動(dòng)會(huì)使人感到不舒服，或有厭煩的反應(yīng)，這是一種大腦對(duì)振動(dòng)的本能反應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生生理的影響。

(3)振動(dòng)的“疲勞閾”：當(dāng)振動(dòng)的強(qiáng)度使人進(jìn)入到“疲勞閾”時(shí)，這時(shí)人體不僅對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生心理反應(yīng)，而且出現(xiàn)了生理反應(yīng)，它會(huì)使人感到疲勞，出現(xiàn)注意力轉(zhuǎn)移，工作效率低下等。但當(dāng)振動(dòng)停止后，這些生理反應(yīng)也隨之消失。實(shí)際生活中以該閾為標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)者被認(rèn)為有振動(dòng)污染。

(4)振動(dòng)的“危險(xiǎn)閾”：當(dāng)振動(dòng)的強(qiáng)度不僅對(duì)人體產(chǎn)生心理影響，而且還造成生理性傷害時(shí)，這時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度就達(dá)到了“危險(xiǎn)閾”。此時(shí)振動(dòng)會(huì)使人體的感覺(jué)器官和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生永久性的病變，即使振動(dòng)停止也不能復(fù)原。

根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人體的影響，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)局部振動(dòng)和整體振動(dòng)都提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1手的暴露評(píng)價(jià)曲線

(1)局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織1981年起草推薦了《局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(ISO 5349)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8～1000 Hz不同暴露時(shí)間的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度的容許值(如圖1)，用來(lái)評(píng)價(jià)手傳振動(dòng)對(duì)人體的損傷。從圖1中可以看出，對(duì)于加速度值，8～16Hz曲線平坦，16 Hz以上曲線以每倍頻帶上升6 dB。人對(duì)加速度最敏感的振動(dòng)頻率范圍是8～16 Hz。

(2)整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

圖2垂直振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線（疲勞-工效降低界限）

圖3水平振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)曲線（疲勞-工效降低界限）

振動(dòng)對(duì)人體的作用取決于4個(gè)參數(shù)：振動(dòng)強(qiáng)度、頻率、方向和暴露時(shí)間。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織1978年公布推薦了《整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(ISO 2631)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了人體暴露在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境中的允許界限，振動(dòng)的頻率范圍為1～80 Hz。這些界限按三種公認(rèn)準(zhǔn)則給出，即舒適性降低界限、疲勞一工效降低界限和暴露極限。這些界限分別按振動(dòng)頻率、加速度值、暴露時(shí)間和對(duì)人體軀干的作用方向來(lái)規(guī)定。如圖2、圖3分別給出了垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)疲勞一工效降低界限曲線，橫坐標(biāo)為1/3倍頻帶的中心頻率，縱坐標(biāo)是加速度的有效值。當(dāng)振動(dòng)暴露超過(guò)這些界限時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞和工作效率的降低。對(duì)于不同性質(zhì)的工作，可以有3～12 dB的修正范圍。超過(guò)圖2、圖3中曲線的2倍(即+6 dB)為暴露極限，即使個(gè)別人能在強(qiáng)的振動(dòng)環(huán)境中無(wú)困難地完成任務(wù)，也是不允許的。暴露極限和舒適性降低界限具有相同的曲線，將暴露極限曲線向下移10 dB，即將相應(yīng)值減去10 dB為舒適性降低界限，降低的程度與所做事情的難易程度有關(guān)。

城市區(qū)域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

城市各類(lèi)區(qū)域垂直方向振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值

由各種機(jī)械設(shè)備、交通運(yùn)輸工具和施工機(jī)械所產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)，對(duì)人們的正常工作和休息都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。我國(guó)已經(jīng)制定了《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 10070--1988)和《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》(GB 10071--1988)。右表是我國(guó)為控制城市環(huán)境振動(dòng)污染而制定的《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)值及適用區(qū)域。表中的標(biāo)準(zhǔn)值適用于連續(xù)發(fā)生的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)、沖擊振動(dòng)和無(wú)規(guī)則振動(dòng)。對(duì)每天只發(fā)生幾次的沖擊振動(dòng)，其最大值晝間不允許超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值10 dB，夜間不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值3 dB。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量點(diǎn)應(yīng)位于建筑物室外0.5m以?xún)?nèi)振動(dòng)敏感處，必要時(shí)測(cè)點(diǎn)置于建筑物室內(nèi)地面中央，標(biāo)準(zhǔn)值均取表中的值。

《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)中適用地帶范圍的劃定為：特殊住宅區(qū)是指特別需要安靜的住宅區(qū)；居民、文教區(qū)指純居民和文教、機(jī)關(guān)區(qū)；混合區(qū)是指一般商業(yè)與居民混合區(qū)，以及工業(yè)、商業(yè)、少量交通與居民混合區(qū)；商業(yè)中心區(qū)指商業(yè)集中的繁華地區(qū)；工業(yè)集中區(qū)是指在一個(gè)城市或區(qū)域內(nèi)規(guī)劃明確確定的工業(yè)區(qū)；交通干線道路兩側(cè)是指車(chē)流量每小時(shí)100輛以上的道路兩側(cè)；鐵路干線兩側(cè)是指每日車(chē)流量不少于20列的鐵道外軌30m外兩側(cè)的住宅區(qū)。

垂直方向振級(jí)的測(cè)量及評(píng)價(jià)量的計(jì)算方法，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)條款的規(guī)定執(zhí)行。

環(huán)境振動(dòng)一般并不構(gòu)成對(duì)人體的直接危害，主要是對(duì)居民生活、睡眠、學(xué)習(xí)、休息產(chǎn)生干擾和影響。

機(jī)械設(shè)備振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前世界各國(guó)大多采用速度有效值作為量標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)(振動(dòng)的頻率范圍一般在l0～1000Hz之間)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的《轉(zhuǎn)速為10～200 r/s機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)——規(guī)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)》(ISO 2372：1974)規(guī)定以振動(dòng)烈度作為評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的量標(biāo)。它是在指定的測(cè)點(diǎn)和方向上，測(cè)量機(jī)器振動(dòng)速度的有效值，再通過(guò)各個(gè)方向上速度平均值的矢量和來(lái)表示機(jī)械的振動(dòng)烈度。振動(dòng)等級(jí)的評(píng)定按振動(dòng)烈度的大小來(lái)劃分，設(shè)為以下四個(gè)等級(jí)。

A級(jí)：不會(huì)使機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生危險(xiǎn)，通常標(biāo)為“良好”。

B級(jí)：可驗(yàn)收、允許的振級(jí)，通常標(biāo)為“許可”。

C級(jí)：振級(jí)是允許的，但有問(wèn)題，不滿意，應(yīng)加以改進(jìn)，通常標(biāo)為“可容忍”。

D級(jí)：振級(jí)太大，機(jī)械設(shè)備不允許運(yùn)轉(zhuǎn)，通常標(biāo)為“不允許”。

對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)評(píng)價(jià)時(shí)，可先將機(jī)器按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。

第一類(lèi)：在其正常工作條件下與整機(jī)連成一個(gè)整體的發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件，如15kw以下的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。

第二類(lèi)：剛性固定在專(zhuān)用基礎(chǔ)上的300 kW以下發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器和設(shè)有專(zhuān)用基礎(chǔ)的中等尺寸的機(jī)器，如輸出功率為15～75 kW的電動(dòng)機(jī)。

第三類(lèi)：裝在振動(dòng)方向剛性或重基礎(chǔ)上的具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的大型電動(dòng)機(jī)和機(jī)器。

第四類(lèi)：裝在振動(dòng)方向相對(duì)較軟基礎(chǔ)上的具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的大型電動(dòng)機(jī)和機(jī)器。

建筑物的允許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

建筑物開(kāi)始損壞時(shí)的振動(dòng)速度限值

建筑物的允許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與其上部結(jié)構(gòu)、底基的特性以及建筑物的重要性有關(guān)。德國(guó)1986年頒布的標(biāo)準(zhǔn)DIN 4150中規(guī)定，在短期振動(dòng)作用下，使建筑物開(kāi)始遭損壞，諸如粉刷開(kāi)裂或原有裂縫擴(kuò)大時(shí)，作用在建筑物基礎(chǔ)上或樓層平面上的合成振動(dòng)速度限值見(jiàn)下表。

在實(shí)際工程中，振動(dòng)現(xiàn)象是不可避免的。人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中，積累了豐富的控制振動(dòng)的有效方法。任何一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)都可概括為三部分：振源、振動(dòng)途徑和接受體，并按照振源、振動(dòng)途徑(傳遞介質(zhì))、接受體這一途徑進(jìn)行傳播。根據(jù)振動(dòng)的性質(zhì)及其傳播的途徑，振動(dòng)的控制方法主要是通過(guò)控制振源、切斷振動(dòng)的途徑和保護(hù)接受體來(lái)研究。

控制振源

雖然振源不同，就機(jī)械設(shè)備而言，引起振動(dòng)的原因主要有以下三個(gè)：一是由突然的作用力或反作用力引起的沖擊振動(dòng)，如打樁機(jī)、剪板機(jī)、沖鍛設(shè)備等，這是一種瞬間的作用力；二是由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械靜平衡力所產(chǎn)生的不平衡力引起振動(dòng)，如風(fēng)機(jī)、水泵等；三是往復(fù)機(jī)械，如內(nèi)燃機(jī)或空壓機(jī)等，由于本身不平衡而引起振動(dòng)。

改進(jìn)振動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和提高制造、加工和裝配精度，可以使其振動(dòng)減小，是最有效的控制方法。例如，鼓風(fēng)機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械，大多數(shù)轉(zhuǎn)速在每分鐘千轉(zhuǎn)以上，其微小的質(zhì)量偏心力或安裝間隙的不均勻常帶來(lái)嚴(yán)重的危害。性能差的風(fēng)機(jī)往往是動(dòng)平衡不佳，不僅振動(dòng)厲害，還伴有強(qiáng)烈的噪聲。為此，應(yīng)盡可能調(diào)好其動(dòng)、靜平衡，提高其制造質(zhì)量，嚴(yán)格控制安裝問(wèn)隙減少其離心、偏心慣性力的產(chǎn)生。

防止共振

當(dāng)振動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)頻率與設(shè)備的固有頻率一致時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振，產(chǎn)生共振的設(shè)備將振動(dòng)得更加厲害，振動(dòng)對(duì)設(shè)備本身的損傷也更大。由于共振的放大作用，其放大倍數(shù)可由幾倍到幾十倍，因此帶來(lái)了十分嚴(yán)重的破壞和危害。手持的加工機(jī)械如鋸、刨會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)并帶有殼體的共振，產(chǎn)生的抖動(dòng)使操作者手會(huì)感到難以忍受的麻；載重的貨車(chē)在路面行駛時(shí)，往往對(duì)道路兩側(cè)的居民建筑物產(chǎn)生共振影響，會(huì)發(fā)生地面的晃動(dòng)和門(mén)窗的抖動(dòng)。最為著名的如美國(guó)塔克馬峽谷中的長(zhǎng)853 m、寬12 m的懸索吊橋，在1940年的8級(jí)颶風(fēng)的襲擊中發(fā)生了難以理解的振動(dòng)，引起的共振使笨重的鋼鐵橋發(fā)生扭曲最后徹底毀壞。因此，減少和防止共振響應(yīng)是振動(dòng)控制的一個(gè)重要方面。

對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，主要振源是安裝在建筑物內(nèi)的輔助機(jī)械設(shè)備，另外建筑物外的如打樁機(jī)、地鐵和機(jī)械工程以及載重卡車(chē)都能引起建筑物的共振。建筑物內(nèi)振動(dòng)的傳遞主要通過(guò)四種振動(dòng)波，分別是縱向波、切向波、扭轉(zhuǎn)波和彎曲波。

縱向波是一種沿著構(gòu)件振動(dòng)與傳遞方向一致的疏密波；切向波是沿構(gòu)件橫截面振動(dòng)與傳遞方向垂直的一種疏密波；扭轉(zhuǎn)波是由扭曲、剪切和旋轉(zhuǎn)力所引起的；彎曲波是在構(gòu)件表面產(chǎn)生的波動(dòng)，是大多數(shù)材料最容易產(chǎn)生的一種波，是建筑構(gòu)件振動(dòng)傳遞的主要波。

為了防止建筑物產(chǎn)生共振響應(yīng)，需要對(duì)建筑物各個(gè)構(gòu)件各自的共振的頻率進(jìn)行估算。當(dāng)機(jī)械設(shè)備安裝在房屋地板(樓板)上時(shí)可用下式計(jì)算其固有頻率：

式中：ε——地面(樓板)的變形量，m；

W——物體所受的重力，N；

K——彈簧的剛度系數(shù)，N/m；

m——物體的質(zhì)量，kg。

只要估算出地面(樓板)的變形，便可以大致確定建筑結(jié)構(gòu)中大多數(shù)公共系統(tǒng)中地面(樓板)的共振頻率。

當(dāng)機(jī)器安裝在懸臂梁或間支梁不同位置時(shí)，由于梁的變形不同，固有頻率也不同。當(dāng)機(jī)器從梁的中心點(diǎn)移向支撐點(diǎn)時(shí)，由于梁的變形逐漸減小其固有頻率也逐步提高。

隔振技術(shù)

對(duì)于環(huán)境來(lái)說(shuō)，振動(dòng)的影響主要是通過(guò)振動(dòng)的傳遞來(lái)達(dá)到的，因此減少或隔離振動(dòng)的傳遞就可以有效地控制振動(dòng)。隔振就是利用振動(dòng)元件阻抗的不匹配來(lái)達(dá)到減少振動(dòng)傳播的目的。隔振技術(shù)常應(yīng)用在振源附近，把振動(dòng)能量限制在振源上而不向外界擴(kuò)散。以免激發(fā)其他構(gòu)件的振動(dòng)，有時(shí)也應(yīng)用在需要保護(hù)的物體附近，把需要低振動(dòng)的物體同振動(dòng)環(huán)境隔開(kāi)，避免物體受到振動(dòng)的影響。采用大型基礎(chǔ)來(lái)減小振動(dòng)的影響是最常用最原始的方法。根據(jù)工程振動(dòng)學(xué)原理合理地設(shè)計(jì)機(jī)器的基礎(chǔ)，可以減少基礎(chǔ)(和機(jī)器)的振動(dòng)和振動(dòng)向周?chē)膫鬟f。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般的切削機(jī)床的基礎(chǔ)是本身質(zhì)量的1—2倍，沖鍛設(shè)備要達(dá)到本身的2～5倍，有時(shí)達(dá)到10倍以上。

利用防振溝也是一種常見(jiàn)的防振措施，即在振動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)的四周開(kāi)有一定寬度和深度的溝槽，里面可填充松軟的物質(zhì)(如木屑)來(lái)隔離振動(dòng)的傳遞。一般來(lái)說(shuō)，防振溝越深、隔振效果就越好，而溝的寬度取振動(dòng)波長(zhǎng)的1/20，當(dāng)溝的深度為振動(dòng)波長(zhǎng)的1/4時(shí)振動(dòng)幅度將減小1/2；當(dāng)溝深為波長(zhǎng)的3/4時(shí)，振幅將減小1/3；溝深進(jìn)一步增大時(shí)，不僅施工困難，而且隔振效果也不明顯。防振溝可用在積極隔振上，即在振動(dòng)的機(jī)械設(shè)備周?chē)诰蚍勒駵?；也可以用于消極隔振，即在怕振動(dòng)干擾的機(jī)械設(shè)備附近，在其垂直方向上開(kāi)挖防振溝。

在設(shè)備下安裝隔振元件——隔振器，是目前在工程上常見(jiàn)的控制振動(dòng)的有效措施。其隔振原理就是把物體和隔振器(主要是彈簧)系統(tǒng)的固有頻率設(shè)計(jì)得比激發(fā)頻率低得多(至少3倍)，再在隔振器上墊上橡皮、毛氈等墊子。安裝這種隔振元件后，能真正起到減少振動(dòng)與沖擊力的傳遞作用，只要隔振元件選用得當(dāng)，隔振效果可在85%～90%以上，而且不必采用上面提到的大型基礎(chǔ)。對(duì)于一般的中小型設(shè)備，甚至可以不用地腳螺絲和基礎(chǔ)，只要普通的地坪能承受設(shè)備的負(fù)荷就可。

阻尼減振

許多設(shè)備是由金屬板制成的，例如，車(chē)、船、飛機(jī)的主體，機(jī)器的護(hù)壁，空氣動(dòng)力機(jī)械的管道壁。當(dāng)其受到外界的激勵(lì)時(shí)使會(huì)產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，輻射出很強(qiáng)烈的噪聲，這類(lèi)噪聲稱(chēng)之為結(jié)構(gòu)噪聲。同時(shí)，這些薄板又可以將機(jī)械設(shè)備的噪聲或氣流噪聲輻射出來(lái)。結(jié)構(gòu)噪聲不宜用隔聲罩加以限制，因?yàn)楦袈曊值谋跉な芗?lì)后也會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲。有時(shí)不但起不到隔聲作用，反而因?yàn)樵黾恿嗽肼暤妮椛涿娣e而使噪聲變得更加強(qiáng)烈。

結(jié)構(gòu)噪聲的控制一般有兩種方法：第一種，在盡量減少噪聲輻射面積、去掉不必要的金屬板面的基礎(chǔ)上，利用阻尼材料，即在金屬結(jié)構(gòu)上涂一層阻尼材料來(lái)抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)減少噪聲。結(jié)構(gòu)噪聲的大小與材料的阻尼特性有密切關(guān)系，在同樣的外界激勵(lì)的情況下，材料的阻尼結(jié)構(gòu)越大，其結(jié)構(gòu)振動(dòng)就越弱，噪聲也就越低。二是非材料阻尼即利用一些如固體摩擦阻尼器、電磁阻尼器和液體摩擦器等來(lái)降低振動(dòng)。

需要注意：阻尼減振與隔振在性質(zhì)上是不同的，減振是在振源上采取措施，直接減弱振動(dòng)而隔振措施并不一定要求減弱振源的本身振動(dòng)幅度，而只是把振動(dòng)加以隔離，使振動(dòng)不容易傳遞到需要控制的部位。

阻尼的作用是將振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉。材料阻尼的大小取決于其內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)使這種能量轉(zhuǎn)化的能力。合理的材料選擇，可以有效的降低振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲，它同材料本身的彈性模量和消耗因子有關(guān)。衡量材料阻尼的大小，可以用材料損耗因子η來(lái)表征，它不僅可以作為對(duì)材料內(nèi)部阻尼的量度，還可以成為涂層與金屬薄板復(fù)合系統(tǒng)的阻尼特征的量度。同時(shí)，η與薄板的固有振動(dòng)、在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹У牟糠终駝?dòng)能量成正比。η值越大，則單位時(shí)間內(nèi)損耗的振動(dòng)能量越多，減振的阻尼效果越好。一般的，金屬材料的損耗因子小，而非金屬材料一般具有較高的阻尼，損耗因子大，而且往往隨著溫度和頻率而變化。

近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)新開(kāi)發(fā)的應(yīng)用于減振工程的材料有阻尼合金和黏彈性阻尼材料。阻尼合金是一種新型的具有較高阻尼損耗因子的金屬材料，既是結(jié)構(gòu)材料又有好的阻尼性能，其彈性模量在1011Pa左右，損耗因子在0.05—0.15之間。黏彈性阻尼材料是應(yīng)用很廣泛的非金屬阻尼材料，彈性模量為106Pa左右，損耗因子大于1，最高可達(dá)2左右，在工程上常常將它與金屬板材黏結(jié)成具有很高的強(qiáng)度又有較大結(jié)構(gòu)損耗因子的阻尼結(jié)構(gòu)，來(lái)抑制和減弱隨機(jī)振動(dòng)和多自由度的結(jié)構(gòu)共振。 [4]

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