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焦作市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南 焦作 454000

0 引言

振動(dòng)篩是一類(lèi)充分利用振動(dòng)特性來(lái)滿足工作性能的篩分機(jī)械，雖然在工作過(guò)程中引起環(huán)境振動(dòng)的振幅和能量都比較小，但其振動(dòng)具有反復(fù)性和持久性，使其樓板始終承受著持續(xù)的交變荷載，并通過(guò)樓板傳遞到廠房結(jié)構(gòu)上，輕者會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，引起結(jié)構(gòu)變形和產(chǎn)生輕微裂縫，重者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，造成廠房倒塌的惡性事件。根據(jù)機(jī)器荷載作用下建筑物承重結(jié)構(gòu)的振動(dòng)計(jì)算和隔振設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)某車(chē)間振動(dòng)篩工作時(shí)引起的樓板振動(dòng)的加速度、速度和位移等動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試以確定將振動(dòng)篩的振動(dòng)影響是否控制在結(jié)構(gòu)安全的范圍內(nèi)。

1 測(cè)試?yán)碚摲治?/h2>

根據(jù)動(dòng)力學(xué)理論可知，有兩方面的因素控制著結(jié)構(gòu)的振動(dòng)：一個(gè)是對(duì)結(jié)構(gòu)施加的激振力，另一個(gè)是結(jié)構(gòu)對(duì)特定激勵(lì)的響應(yīng)，即結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性[1]。當(dāng)結(jié)構(gòu)自身的固有頻率與振動(dòng)力的頻率接近時(shí)，就會(huì)形成較大振幅，對(duì)建筑物造成較大的損壞[2]。對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率一定的振動(dòng)篩來(lái)說(shuō)，我們就要檢測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，來(lái)確定是否采取措施減小振動(dòng)。

根據(jù)多層廠房樓蓋抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，可以忽略間接振動(dòng)區(qū)域，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載樓板做振動(dòng)計(jì)算，也就是對(duì)其振動(dòng)頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。根據(jù)構(gòu)件的第一頻率密集區(qū)內(nèi)最低自振頻率計(jì)算值大于設(shè)備的振動(dòng)頻率這一原則進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)[3]。

雖然實(shí)際工程中的振動(dòng)往往表現(xiàn)為板﹑梁墻的組合振動(dòng)，但振動(dòng)篩振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)范圍較小，根據(jù)機(jī)械振動(dòng)與沖擊對(duì)建筑物影響的測(cè)量和評(píng)價(jià)基本方法及使用導(dǎo)則，可以選擇樓板的振動(dòng)檢測(cè)，來(lái)代表振動(dòng)篩對(duì)整個(gè)樓蓋甚至整個(gè)廠房的振動(dòng)影響。振動(dòng)篩工作時(shí)，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)以垂直振動(dòng)為主。本次測(cè)試通過(guò)加速度傳感器對(duì)某車(chē)間振動(dòng)篩工作時(shí)引起的樓板振動(dòng)的加速度、速度和位移等動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，其振幅通過(guò)對(duì)加速度信號(hào)的二次積分獲得，具體的原理及實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下所述。

位移測(cè)量原理振動(dòng)篩加速度、速度和位移都是周期性的。由于加速度傳感器的輸出采用了零點(diǎn)校正，因而只需考慮振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)的加速度a(t)。對(duì)a(t)積分得振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)的速度

同樣位移也可以通過(guò)對(duì)速度的積分得到，

若把下始點(diǎn)的位移d(U)作則振動(dòng)篩左右周期運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移

用加速度傳感器測(cè)量位移的算法可簡(jiǎn)要表述為：將一個(gè)周期的加速度的測(cè)量值減去其平均值，令邊界條件為零，對(duì)修正后的加速度積分得到速度。將所求速度減去其平均值，令邊界條件為零，對(duì)修正后的速度積分即得到相對(duì)位移。

2 樓板檢測(cè)結(jié)果分析

振動(dòng)篩的水平振動(dòng)由于基座的影響，傳遞到樓板后，水平位移的“峰值”被消減很多，幾乎可以忽略不計(jì)，所以樓板動(dòng)態(tài)測(cè)試中，只考慮豎向振動(dòng)。測(cè)點(diǎn)布置示意見(jiàn)圖1。

圖1 樓板測(cè)試點(diǎn)布置

本次檢測(cè)采用多通道噪聲振動(dòng)測(cè)量分析儀器，它是一種可以任意組合噪聲及振動(dòng)測(cè)量通道的多通道信號(hào)噪聲測(cè)試儀。它具有多通道數(shù)據(jù)采集器，能夠同時(shí)采集不同的電壓信號(hào)，并把信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，存放在存儲(chǔ)器中，以便實(shí)現(xiàn)波形的再現(xiàn)，顯示在CRT顯示器上。這樣，極為方便的進(jìn)行峰值、峰─峰值及加速度﹑速度等方面的測(cè)量。它的微型打印機(jī)能把波形及數(shù)據(jù)打印出來(lái)。圖2和圖3就是由信號(hào)分析儀打印出來(lái)的加速度和速度的波形載圖。

圖2 加速度橫軸1024截圖

圖3 速度橫軸1024截圖

圖4 位移時(shí)程及頻譜

根據(jù)圖2至圖4我們可以看出振動(dòng)篩反復(fù)的周期載荷將在樓板中產(chǎn)生持續(xù)的周期響應(yīng)，通過(guò)這種諧響應(yīng)[4-5]分析使我們能了解結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性，從而能夠驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否克服共振、疲勞及受迫振動(dòng)引起的有害效果。幾個(gè)測(cè)點(diǎn)在振動(dòng)篩的振動(dòng)下出現(xiàn)不同的響應(yīng)值。通過(guò)速度﹑加速度﹑位移對(duì)頻率的曲線，可找到最大速度﹑加速度﹑最大位移和“峰值”對(duì)應(yīng)的頻率，具體的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 最大峰值頻率統(tǒng)計(jì)

3 檢測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)振動(dòng)篩工作時(shí)對(duì)樓板振動(dòng)的加速度、速度和位移等動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試的數(shù)據(jù)，我們可以樓板的豎向振動(dòng)峰值點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的頻率在13Hz～19Hz之間，樓板的最大位移為-0.062919mm，最大速度為-0.0182m/s，在樓板容許變形范圍之內(nèi)，說(shuō)明振動(dòng)對(duì)樓板的影響在結(jié)構(gòu)安全的范圍之內(nèi)。但振動(dòng)篩工作時(shí)，測(cè)點(diǎn)加速度在1.55013m/ss～2.57651m/ss之間，根據(jù)新的ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大加速度超過(guò)0.015g～0.025g時(shí)，這種加速度便不能被接受，對(duì)于廠房來(lái)說(shuō)，應(yīng)取更小的值較為合適[6]。該樓板實(shí)際加速度是ISO標(biāo)準(zhǔn)的10倍，所以人在上面根本無(wú)法忍受。

在進(jìn)行振動(dòng)篩布置方案的設(shè)計(jì)上，我們要盡量把振動(dòng)篩布置在對(duì)結(jié)構(gòu)最有利的位置，從而減輕振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。當(dāng)振動(dòng)篩的頻率可以調(diào)整時(shí)，一定要錯(cuò)開(kāi)結(jié)構(gòu)的自振頻率，以免共振早成振動(dòng)峰值的疊加。因?yàn)檎駝?dòng)篩的位置和頻率固定，我們采用在樓板和振動(dòng)篩基座之間安裝壓縮性橡膠隔振器，它可以很好減小機(jī)器的振動(dòng)，安裝后經(jīng)測(cè)試樓板的加速度、速度和位移均在容許范圍之內(nèi)。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)某車(chē)間振動(dòng)篩工作時(shí)引起的樓板振動(dòng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，對(duì)振動(dòng)篩的布置和結(jié)構(gòu)減振提供了具體的措施，也解決類(lèi)似振動(dòng)問(wèn)題提供了可靠的參考依據(jù)，也為同類(lèi)結(jié)構(gòu)測(cè)試提供了很好的范例。

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