机械振动简谐强迫振动理论的应用.ppt

2 5简谐强迫振动理论的应用 2 5 1旋转失衡引起的强迫振动在旋转机械中 旋转失衡是使系统振动的外界激励的主要来源 旋转失衡的原因是高速旋转机械中转动部分的质量中心与转轴中心不重合 图2 20为旋转失衡的示意图 图2 20 失衡激励下的幅频特性图和相频特性图 图2 21 图2 21 2 5 2支承运动引起的强迫振动 系统的支承部分如果有运动也可使系统发生强迫振动 这在工程实际中经常遇到 例如 精密仪器受周围环境振动的影响而振动 车辆由于在不平路面上行驶而引起振动等等 如果支承的运动可以用简谐函数描述 则系统的振动可用简谐强迫振动理论来分析 典型的支承运动的模型如图2 22所示 图2 22 图2 23 2 5 3隔振原理 振动隔离指将机器或结构与周围环境用减振装置隔离 它是消除振动危害的重要手段 实际工程中的振动隔离可分为两类 积极隔振 消极隔振对自身是振源的机器 为减少它对周围环境的影响 将其与支承它的基础隔离开 这类隔振称为积极隔振 主动隔振 其力学模型的特点是 激励作用于质量m 引起m的振动 要求把振源m与支承它的基础 弹簧和阻尼器的另一端 隔离 参见图2 24 a 比如 对大型发动机 大型电机 汽轮机 冲床和振动台等都要安装一定的隔振装置以减少对周围环境的影响 图2 24 两种隔振原理相似 方法是把需要隔离的机器设备安装在合适的具有弹性和阻尼的减振装置或隔振装置上即柔性支承上 使大部分振动被减振装置或隔振装置吸收 以阻断振动 对允许振动很小的精密仪器和设备 为减少周围环境振动对它的影响 需要把它与支承它的基础隔离 这类隔振称为消极隔振 被动隔振 它的力学模型 和支承运动的相同 的特点是 激励是由基础运动产生的 振源是基础运动 参见图2 22 要求质量m的振动尽可能小 图2 24 积极隔振 消极隔振 N为隔振后系统传给地基的动载荷的幅值 P为未隔振时传给地基的动载荷的幅值 显然 s愈小愈好 效果评价 效果评价 X为设备隔振后的振幅 A为振源振幅 s也是愈小愈好 隔振系数 隔振系数 叫位移传递系数 叫力传递系数 图2 24 a 所示系统在简谐激励的运动微分方程为 而激励的幅值F0 kA 因此隔振 力传递 系数为 上式表明了振源对基础的干扰程度 主动隔振与被动隔振的原理完全一样 当振源做简谐振动时 积极隔振和消极隔振的隔振系数计算公式相同 弹簧和阻尼器对地基的作用力合力的大小分别为kX和c X 两力之间的夹角为 因此 合力的幅值为 图2 24 由图2 24 b 可见 弹簧和阻尼器对地基的作用力为 其向量关系如图2 24 b 所示 图2 23 X为设备隔振后的振幅A为振源振幅 2 5 4惯性式测振仪原理 惯性式测振仪通常是把由弹性元件支承的惯性质量装在适当的壳体内 限制质量沿一给定的轴运动 阻尼通常由壳体内的粘性液体提供 用检测元件测量质量块与壳体之间的相对运动作为系统的输出 即利用连接在质量块上的指针或通过电的信号指示出所测得的位移 速度或加速度 这这些量都是质量块相对于外壳的相对值 惯性式测振仪是一个典型的 质量一阻尼器一弹簧 的单自由度系统 为了便于分析它的性质 假定其支承 壳体 做简谐振动 图2 25 压电加速度传感器的