1. 工程界中常談到震動,包括大樓結構受到地震、強風等外力影響時,皆會用到震動原理以作分析。空調工程選用避震器所用到的原理是較簡易型式。說明如下:
依力平衡圖可得微分方程式
MX"+CX+KX=F
當阻尼 C=0, 外力 F=0時
MX"+KX=0
令 X=COSωn t (ωn :自然頻率,t:時間)
-Mω2n COSωn t +KCOSωn t=0
(-Mω2n +K) COSωn t=0
-Mω2n +K=0
ωn=√(K/M)=√(K.G/W)=√(G/δ)
(G : 32.2ft/sec2,δ:靜撓度)
當外力在某一時段用一固定頻率施力,如外力以PCOSω t 型式施力
在物體時,由頻率比ω/ωn可在下圖查得放大率 Xk/p
2. 泵浦避震器選用各種靜撓度,其放大率之比較1"靜撓度時
ωn=√(G/δ)=√(32.2/(1/12))=19.7
二極馬達3600RPM轉速
外力頻率ω=2πx60=188.4 rad/sec
ω/ωn=188.4÷19.7=9.56
查上圖,放大率Xk/p相當低
2"靜撓度時
ωn=√(32.2/(2/12))=13.9
ω/ωn=188.4÷13.9=13.6
1/8"靜撓度時
ωn=√(32.2/((1/8)/12))=55.6
1/8"靜撓度時,四極馬達1800RPM轉速時,
外力頻率ω=2πx30=94.2 rad/sec
ω/ωn=94.2÷55.6=1.69 →放大率已漸漸增加中
3. 結論:
1)、ωn=√(G/δ)得知,
A. 當系統使用相同靜撓度避震器時,不論任何材質皆具有相同的隔離效果。但使用優良材質,可長時間保持原有的靜撓度,即其靜撓度不易隨時間而減少,影響防震效果。
B. 當主機、泵浦、冷卻水塔使用相同靜撓度避震器時,具有相同自然頻率。
2)、ω>ωn (ω/ωn>1) 時
一般機電設備的電動機會產生較高頻率。頻率愈高,愈易隔離震動效果。
3)、ω<ωn (ω/ωn<1) 時
由上圖知,各曲線皆有共震區,應避免自然頻率ωn接近外力頻率以免除共震效值。當外力屬於地震型式時加大自然頻率,降低大樓對地震的放大率。由ωn=√(K/M)知,柱子的強度加大或樓板的重量減低有助於防震效果,故高樓建築物的結構採用柔性鋼構,比鋼筋水泥結構容易隔離地震效果。