一、什么是机械共振？

机械共振是指机械系统所受激励的频率与该系统的某阶固有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。

振动桩锤的振动频率（所受激励的频率）就是偏心轴转动频率，改变偏心轴转动频率，相应的也就是改变振动桩锤的振动频率。在振动桩锤的振动频率接近或等于振动桩锤、桩等振动系统的固有频率时，会使振动桩锤出现强烈的振动，这现象叫“共振”。 ‍

二、共振对桩基施工作业有哪些危害？

发生“共振”时，振动的振幅往往达到正常振幅的15倍以上，所以在一般情况下共振是有害的，会引起机械和结构很大的变形和动应力，甚至造成破坏性事故。在振动锤使用过程中，共振现象往往发生在启动和停机过程中，尤其在停机过程中振动剧烈且持续时间长，常表现为振动锤及周围设备（如吊机）的大幅度、不规则晃动，并伴随巨大的噪音，危害严重，不符合现代环保和安全施工的要求：

1.长期的机械疲劳损伤，引起振动锤本身及周围设备变形甚至开裂，影响设备使用寿命。如设备焊缝开裂，桩体本身的破裂、吊机吊臂变形等。

2.情况严重时可能直接导致设备倾倒。如吊机、桩架和打桩船的倾斜或倾倒。

3.产生巨大噪音污染。尤其在距居住区较近区域，危害明显，无法满足城市施工要求。

4.因设备损伤导致的其他次生危害和工期延误。‍

三、现代振动锤施工有哪些方法可防止共振危害的发生？

随着现代桩基施工对安全和环保的要求越来越高，传统型普通振动锤因不可避免的“共振危害”已经无法满足施工需求，因此具备“免共振”功能的振动锤应运而生。目前主流的有两种可实现“免共振”的技术：

1.改进机械的结构,使机械的激励频率避开固有频率

该技术的代表产品是EP系列免共振偏心力矩无级可调振动锤，其实现“免共振”的核心就是通过特殊液压调整机构实现的“偏心力矩无级可调”技术使设备在“零”偏心力矩状态下启停。在平时非工作状态下，振动桩锤转轴上的偏心块在重力作用下都处于垂直向下的位置上，此状态偏心矩最大；启动时，通过液压调整机构，使转轴上的“活动”偏心块相对“固定”偏心块转动 180°，此状态下偏心矩为零，实现偏心矩“最大→0”无级连续控制；反之，通过液压调整机构也可实现“0→最大”无级连续调控。从而实现振动锤不仅可以按需调节激振力大小，还能从“根本上”解决启动、停机过程“共振”的产生。（图1）

图1：EP系列免共振振动锤偏心力矩调整示意图

2.通过能量转化，使机械启动或停止过程中快速通过共振区。

图2：变频免共振振动锤结构原理及停机过程能量转换系统示意图

该技术的代表产品是DZP系列变频免共振振动锤。DZP系列振动锤主要通过“特制变频耐振电机”和电控元件配合使设备启动和停机时的振动频率迅速越过固有频率，极大的缩短共振时间，以此达到减少共振危害的目的。启动时，可通过变频器设置，使振动锤转速升高，振动频率迅速越过设备固有频率；停机或减速时，变频耐振电机从“电动状态”变为“发电状态”，电机的动能转化为电能，电能通过电阻器时以热能的形式迅速释放，实现电机快速停机，继而振动锤平稳停车。(图2)简言之，普通电动锤不具备“刹车系统”，故而停机过程持续时间长，共振危害持续时间长；而DZP系列变频免共振振动锤可实现“快速刹车”，在共振发生瞬间越过共振区，大大降低了共振发生时间，从而达到保护电器元件、电机、相关机械部件和周围设备的作用。