1 引言

鍛錘在工作過程中，會對設備本身和周圍環(huán)境產生有害振動，因此需通過研究減振材料、設計減振裝置來降低這種危害。目前，鍛錘基礎減振的方法很多，如有慣性塊彈簧懸吊式隔振基礎、板彈簧懸吊式直接隔振基礎、砧下橡膠減振器直接隔振基礎和浮動式隔振基礎等。但是，上述方法存在工作性能差、易于損壞等缺點。例如，防振橡膠不能吸收低頻振動；空氣彈簧附件多，構造復雜，需要空氣氣源及氣壓控制系統(tǒng)，成本較高；浮動基礎需要增設氣泵及供水系統(tǒng)等。為了更好地對鍛錘進行減振，一種新型、固有頻率更低的隔振器應運而生。它是由金屬彈簧和粘性阻尼器構成的組合彈性隔振器。粘性阻尼器由于固有頻率低（4Hz） ，所以能夠大大減小沖擊和振動的傳導，降低由振動而造成的危害。同時，也能夠簡化鍛錘基礎，降低地基造價。

2 結構及其特點

下圖為鍛錘基礎下的彈簧裝置和粘滯阻尼器。這是一種標準型，彈簧和粘滯阻尼器用螺栓直接固定在機器和地基上。粘滯阻尼器和彈簧組分布于錘的重心周圍，所有的彈簧變形均一樣，機器處于水平狀態(tài)。

粘滯阻尼器的機械作用主要依賴于采用的阻尼劑的粘度，但工作環(huán)境溫度對其也有影響。對于溫度變化較小的室內機械車間，可以不考慮溫度的影響。對于溫度變化較大的室外，應在粘滯阻尼器上配置電熱裝置，以讓阻尼劑保持恒溫控制狀態(tài)。

1-砧座 2-地基 3-彈簧 4-粘滯阻尼器
鍛錘基礎下的彈簧和粘滯阻尼器

粘滯阻尼器的阻尼可看作是材料的阻尼，它有滯后特性。鍛錘的沖擊力越大，阻尼作用越大。使用粘滯阻尼器不僅大大減小了基礎造價，而且能滿足對阻尼元件的全部要求。例如，六個方向均有阻尼作用，阻尼大小可調，不用維修，使用壽命長，隔振效率高等。另外，該阻尼器還可減少彈簧裝置的動載荷。

3 隔振裝置的合理設計

圓柱形彈簧裝置和粘滯阻尼器的大小是根據鍛錘的沖擊靜載荷和動載荷來決定的，在設計計算時，還需考慮鍛錘的打擊頻率，以避免振幅累積造成的影響。粘滯阻尼器按下述因素確定：①限制基礎運動的范圍。②錘頭打擊后運動迅速停止。③基礎塊質量。例如，如已知基礎塊質量m，阻尼振動周期Td，振動衰減程度δ，即可根據文獻〔3〕的計算公式求出臨界阻尼系數和阻尼系數。計算公式為:

式中Cc——臨界阻尼系數

由求得的Cc 和C 值，就可從標準系列中選擇所需的粘滯阻尼器。

在隔振裝置中，可以通過改變活塞桿的布置來調整阻尼量。若必要，還可以設置一個能在運動中調整阻尼效果的裝置。

彈性基礎的造價取決于：①鍛錘工作時傳遞到地上的許用力。②鍛錘的許用位移。許用力和許用位移越大，基礎造價越低。

根據某些資料可知，彈性基礎的重量取決于錘頭勢能和基礎振幅。鍛錘工作時傳遞到地面上的力取決于錘頭勢能和彈性基礎系統(tǒng)的頻率。例如，已知錘頭重B = 1.5t，勢能E = 4. 2×104J ，理論落下高度h= EöB = 2. 8m ，基礎的自然頻率是4Hz，阻尼系數C= 0. 4，沖擊后基礎振幅a= 3mm。通過查圖表，可以算出帶粘滯阻尼器的鍛錘基礎重量為142. 5t，粘滯阻尼系統(tǒng)地面受力為390kN。

鍛錘的理想狀態(tài)是沒有位移的，但實際上這是不可能的。多大位移可以允許，并沒有標準，主要取決于鍛錘的大小及在其上的工作類型。鍛錘落下能量大，允許位移也大。一般振幅為0. 1～0. 4cm ，在一定條件下，可以允許到1cm。

一般情況下，鍛錘隔振基礎的成本比剛性基礎要低。因為鍛錘大，需要的剛性基礎也大，以便吸收高的動載力。而采用彈簧和粘滯阻尼器隔振裝置，不僅使基礎減小了，而且由于降低了作用于隔振基礎的作用力和位移，使基礎成本進一步降低了。#p#分頁標題#e#

4 鍛錘在剛性和隔振基礎上的比較

下面給出了兩例鍛錘在剛性和隔振基礎附近的測量結果。根據文獻〔1〕，德國鐵路局和Gurt-Risch 研究所分別對鍛錘在剛性和隔振基礎附近的振動頻率、振幅、速度和加速度進行了測量。前者采用的測量儀器為振動探測器。空氣錘的錘頭重為500kg，打擊能量為12200J。對厚60mm 的鋼筋自然軟木基礎的測量結果為：振動頻率為18Hz、振幅為0.045cm、速度為50.9mm/s、加速度為583mm/s²；對距離基礎2m 處的地面測量的結果為：振動頻率18Hz、速度為7.9mm/s、加速度為91mm/s²；在爐子附近的地面測量的結果為：振動頻率為18Hz、速度為2.5mm/s、加速度為29mm/s²。在GERB 彈簧和粘滯阻尼器隔振基礎（其自然頻率為4Hz） 上的測量結果為：振動頻率為4Hz、振幅為0.45cm ，速度為11.3mm/s、加速度為288mm/s²。后者采用電子動載速度傳感器作為測量儀器。

鍛錘落下重量為500kg，打擊能量為9000J。在距剛性基礎12m 處的測量結果為：振動頻率46Hz、速度1.32mm/s、加速度38mm/s²。在距GERB 彈簧和粘滯阻尼器隔振基礎12m 處測量結果為：振動頻率35Hz、速度0.02mm/s、加速度0.4mm/s²。

5 結論

通過對這種隔振裝置與傳統(tǒng)的隔振基礎比較可知，該裝置的減振性能更佳，可減少鍛錘對周圍環(huán)境的振動80% 以上。而且，利用該隔振器可以對鍛錘進行直接隔振，取消了龐大的慣性塊而使地基的挖掘量大為減少，節(jié)省大量投資。目前，德國、英國等近20 個國家的鍛錘上已經安裝了這種隔振器。