低容量液流阻尼器在設備基座之減振性能測試

高科技廠房對結構微振動量要求特別嚴格，因為廠房內高精密度 之設備、儀器所生產製造之產品均以微米甚至奈米為單位。廠房環境 若振動過大 (例如機台運轉時所產生的微振動)將影響製程設備的運 作，降低產品的良率，造成損失甚至失去競爭力。為了避免微振動問 題對製程與產品造成不良影響，本研究將考慮以低容量液流阻尼器應 用於設備基座之減振，將阻尼器安裝至基座下方以吸收機台之振動。

5.2.1 試驗規劃(Experimental Setup)

本系列測試係於交通大學土木工程系之大型結構實驗室進行，測 試構架之設計如圖 5.1 所示。試驗時首先將鋼板固定於四組支撐架上 方，支撐架如圖 5.2 所示，低容量阻尼器則安裝於支撐架間之中點位 置。鋼板及基座上分別裝設一組加速規(垂直向)，如圖 5.8 所示，並 利用激振器(Shaker)產生垂直向振動作為輸入擾動，每次試驗均擷取 激振器運轉達穩態後之訊號進行分析，比較加裝阻尼器與未裝阻尼器 之測試結果。圖 5.6 為安裝完成低容量液流阻尼器之鋼板基座，圖 5.7 為激振器安裝於鋼板上之照片，用以模擬廠房機台之擾動。試驗時量 取鋼板上之加速度振動反應作為減振效果評估之依據。

本系列試驗所使用之設備列舉如下：

(A)加速度規/速度規（圖 5.3）：用以量測鋼板以及基座之加速度或速 度(可選擇)，其規格參閱表 5.1。

(B)訊號擷取系統（圖 5.4）：將荷重元及致動器量測到之反力與位移 訊號擷取整理置電腦中，再由電腦進行資料的存取，其規格參閱 表 5.2。

(C)激振器(Shaker)（圖5.5）：製造簡諧波(Sinusoid)擾動，識別結構之

(D)筆記型電腦：供資料儲存與頻譜分析之用，其規格參閱表 5.3。

5.2.2 資料擷取與訊號處理分析

本 系 列 試 驗 資 料 擷 取 系 統 設 定 之 取 樣 頻 率 (sampling rate) 為 1000Hz，總取樣時間為 180 sec，即每一測點共有 180,000 筆資料可 供資料處理與分析之用。本試驗將以加速度均方根值作為評估樓板振

„ 三分之ㄧ倍頻分析：

1/3 倍頻速度均方根振動量σ_x&

( )

( )

( ) ( )

ref x

ic x ic

dB x

f f

, 10

, 20log

&

&

& σ

σ = σ

其中σ_{x,& ref} =1μin/sec=1×10⁻⁶in/sec=2.54×10⁻⁶cm/sec，為速度均方 根之參考值。

5.2.3 測試結果評估

圖 5.9 至圖 5.11 為同一測點進行三次測試，由三次的測試結果比 較低容量液流阻尼器安裝前、後之鋼板與基座垂直向加速度反應歷 時。其結果顯示，於鋼板上之加速度歷時反應均有明顯的折減效果，

說明低容量液流阻尼器可以有效吸收激振器運轉時所產生之振動，降 低鋼板之加速度反應。

表 5.4 為激振器運轉至 1200 rpm(擾動頻率 20Hz)條件下之鋼板加 速度均方根值與振動折減率統計表。結果顯示，於激振器運轉相同情 況下之三次測試，測點之振動反應折減率分別為 28.4%、31.9%及 31.4%，鋼板上之振動均有良好的折減效果，三次測試之折減率都有 約 30%之折減率。

圖 5.12~圖 5.14 為基座加裝減振器前、後之樓板 1/3 倍頻圖比較。

其結果顯示，加裝低容量液流阻尼器後三次測試均能降低 10Hz 以上 之振動能量，尤以 30Hz~100Hz 間之減振效果最顯著，說明低容量液 流阻尼器有應用於設備減振之潛力。

5.2.4 小結

本試驗主要針對設備基座安裝低容量液流阻尼器前、後進行鋼板 振動量測，以激振器模擬廠房內之機器運作時之擾動，將低容量液流 阻尼器安裝至基台下方俾便瞭解安裝低容量液流阻尼器之控制效 益。振動量測分析結果顯示，於鋼板下方安裝低容量液流阻尼器的確 能發揮減振作用，加速度均方根值折減率平均可達 30.6%，且由 1/3 倍頻圖可知低容量液流阻尼器主要在降低 10Hz 以上之高頻反應，而 以 30~100Hz 頻寬範圍之減振效果最為顯著。由這些試驗結果顯示，

低容量液流阻尼器應用於高科技廠房基台減振應為可行，惟基座下方 仍須有足夠空間安裝阻尼器，且擾動源本身之擾動能量不宜過大，否 則減振後樓板振動量未必符合設計要求。