强度振动试验报告包含梁模态试验和转子动力学试验

2022年6月实验一单自由度系统的动力吸振实验、实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器，减小其振动量，观察实验现象，灵活掌握动力减振实验方法.二、实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的根本理论，测试单自由度系统的固有频率，了解动力吸振器的设计过程，采用动力吸振器后单自由度系统的减振效果.所谓吸振就是将原系统的振动能量转移到附加系统，从而使原系统的振动减小.动力吸振器利用联结在振动系统上的附加原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了.单式动力吸振器是一个单自由度振动系统，与单自由度振动主系统模型如右图所示.主系统质量m;,刚度k,位移yi.吸振器质量m,刚度k,位移v.激扰力为FsinOt系统的运动微分方程如下(无阻尼):miVikikzyi-k₂yz=FsintmiV₂k₂y₂-yi=0设其稳态响应为yi=Aisinty₂:A₂sintk₂k₂7mzFsinwtm:—22~2k1*2:21"2:),Fk₂A2-k₁k₂-m₁-k₂-m₂m-k₂令」=ki/n主系统的固有角频率；,.2=k?/m2动力吸振器的固有角频率；-st=F/k₁主系统的静位移；AA₂1当单式动力吸振器的固有角频率.2等于外力的角频率与时，外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力k₂A₂.此时设备不振动，从而到达了减震的目的.因此，可以调节动力吸振器的质量"或刚度“,使其起到减震的目的.设备安装了动力吸振器后，整个系统变成了两个自由度.共振峰对应的整个系统的固有频率0a,限制动力吸振器的固有角频率0随外力角频率成正比变化的场合本次实验主要采用江苏联水平学教学装置、力锤、位移传感器、YE6251数据采集仪、计算机、激振器等.节附加质量块杆的长度使其与上面的单自由度系统的固有频率一致.的幅度.Am×GAm×Gn62si力学收学装n62sia国班工分新采红状理系性+手样推次44022315出北排8x0型青的名言度有青的名言度有用直南在形大通聚系较热读Rbx]Rrr改费4:X时问决形4#TW*CSR建遗有性+图g=-0aw,aueini@aueini@(2)吸振器固有频率由图2可知：39.7HZne²sl医法力年教学装工采得社理a袋时间治十Ba4022945生北排2习习周额A*A*长5王花示流0000000需0由度历最块的质，1位1.3kgm为Dtg对力极挥思的所量他车种臣乐Omaxm低凝低凝(3)无吸振器的试件原始响应，可以发现固有频率时的响应幅值E双m6251E双m6251VBB架群方云学理度和1拉第4度二按*获性*获性*148时4存业拓径8142201-5试数号4存业拓径8142201-5试数号F态州tT列密卷e4丙兴x也x一素茎罐茎开团12543115$签，494签，49AxCmAAxCm要省出度发块的度量水均加.x心均为加.到动力疑我造的量加a₄(4)加上吸振器后的响应，可以发现固有频率时的响应幅值明显降低或或Dme251动力学收学装置采和家率FcoE¹分析AV·采理方式采挥长理然电干干地次众存建场征4:A14022911-5√自鸡加过整号工厘消息o福度w6.c00.30?1800”120”10007000]8000上委子工单日由虚系统上委子工1属获所统数数E保更a273的m√xx利工程情1118下解序雨+元用民序mt放形42=8Y×0地区时网波形4时网波形4$山我京张，代例号卷比要为和出正说病号。图，以并责书J要量决秆的长重伊真开上面的单后由唐家与下加度度有物理理块安签于地一下易量块上，打开信号遵让其对她一圆量领教理，这时记要下加度度有七、实验分析单自由度系统在固有频率下发生共振，产生较大的响应幅值.接入吸振器后，系统成为二自由ii;i1ii;i阶模态阻尼比1=&o/2以.等分18份，测量中间的17个测点，进而获得前四阶模态参数.取第5点作为响应点，依次敲击1至17 2ku数矩阵的某一列，同样可以得到近似的各阶模态向量.本次实验主要采用力锤、加速度传感器、YE6251数据采集仪、计算机等.五、实验步骤1、”在教学装置选择”中，选择结构类型为“一端简支一端固支梁”,选择等份数为18,测量17个测点2、采用多点鼓励单点响应方式时，将拾振点放在第5点.采用单点鼓励多出前4阶频率：(2)多点鼓励单点响应(5号点)前4阶振型aiEirf儿周修m44旧田giwr班型项油HRr-fiiis*mm¥此IF-2K.naIF-2K.naRiJK3-M日*-3LF调入时域波型机入信号m督甲或信考加案m用景于三香霜石并断以玄第心川[f/xjtw=rtFsmaw开电占卅电占卅K抬00心口扫兴端田昌齐第丽E一期制」]卅工1坦或jJ/丽?E凯4防振型动并减-O*BM《MRL.r>L-4^[OIDIKp2脂掘型动(5)两种方法结果比照本次实验中，试件梁的结构尺寸：长1=610mm,宽b=49mm,厚度h=8.8mm.材料参数：45#钢，弹性模量E=210GPa,密度P=7800Kg/m横截面积：A=49<8&4.32104M截面惯Tt矩：I=丝丝旦=2.8父10,m.据此可求出一端周支一端简支梁的理论固有频率.下表为利用多点鼓励单点响应和单点鼓励多点响应两种方式测得的实验值和理论值的比拟.表1两种方式实验值与理论值的比拟固有频率(Hz)一阶二阶三阶四阶理论值实验值多激单响单激多响多激单响单激多响实验三转子临界转速测量实验1、观察转子在亚临界、临界及超临界的工作状况2、计算转子的理论临界转速，并与实测值作比拟3、分析研究在实验中产生的各种物理现象，了解影响转子临界转速的各种因素.4、熟悉实验设备及其操作方法；熟悉软件应用.进行比拟.支承一联轴器电动机-支承一联轴器电动机-_底座D图9为临界转速实验装置示意图，其结构为单盘转子以简支形式支承在滑动轴承上.实验圆盘安装在轴的跨度中间.整个转子由变速电动机带动旋转，电动机的转速通过调压变方向分别安装两只互相垂直方向分别安装两只互相垂直输入示波器的X、Y轴，可以合成显示转轴轴心的运转轨迹.实验中采用软件中的重采位置就是振动相位零角度对应的实际位置.同时，转速脉冲信号输入测量系统的转速输入通道用于转速测量.转速的测量可以通过计数器测量单位时间内键相位脉冲的个数得到〔计数法〕,可以测量2个键相位脉冲之间的时间T得到〔测周期法)振动传感器：旋转机械的振动测量有多种传感器，其中电涡流传感器为非接触式，用于直接测量旋转轴的振动位移.振动测量模块可以给电涡流振动位移传感器提供工作电源、对反应的振动信号进行测量、分析.等角度数据采集：不同于一般数据采集系统的是旋转机械的振动数据采集必须保证等角度，即：在转子的每个转动周期T内采集Kph个数据，称之为等角度采样或称整周期采样.样时间波形，即可看到转子轴心轨迹四、实验步骤1.测量参数设置分析模式：瞬态轴心轨迹：旋转机械振动实验的一个突出特点.在旋转轴的水平、垂直两个AT:0.0391msKph:128工程信息阶次分辨率：0.125X转速限制：通过转速限制数据采集的进行转速间隔：50rpm测量通道各参数见下列图道道号通道标志科合1量程范围刚〕1量程范围m〕1上限灵励度OHIU)工程里位D#H鲫XX2000250.QPASS3r>JXXXK2M0250.0PASS8V-m主参数期层内容图103.信号选择对照图11的信号选择对话框，选择需要显示的信号类型用用曰……事中可选信号已选信号………欣法速曲时通间mH个记录方式I-区SHI-清度)I帮助4.调出Bode图的相频曲线(1)首先建立显示Bode图的幅频曲线窗口；(3)进入“坐标”,在右下“Y轴”选项下拉菜单中选择“相频”,如图12颜色I字体I线形I选项坐标I行默认刻度r自动刻度r固定刻度固定发城的丫辆最值X轴最小值[ToreTcs丫湖最小值|-iso3^最大值|45@.04Y输最大值[130数据小数点后有数位X轴|1二Y轴[0三|其他时间轴相对时间极坐标图厂每条曲线具有独立的X方向刻度相频塌值☑V加权0分贝参值值r应用于同类型膏口I确定取消应^建)I由主菜单“显示”中选择“转速显示”,调出转速显示框，显示框大小、位置可调整.由主菜单“限制”中选择“启动采样”,进入数据采集图13所示的测试界面分别显示了重采样波形、阶次谱、Bode相频曲线、Bode*翻式中：J式中：J一截面的惯性矩，五、相关材料数据及理论公式该实验轴径d=9.5mm,跨度I=24cm,质量m=800g1.无盘有重轴的临界转速cocr轴P一转子材料密度：A一转轴的截面积，7800kg/m32πd2.单盘无重轴的临界转速6cr盘A=4,m²3144348210103.;49.5103.单盘均质轴转子的临界转速与cYr轴Ncr因此'Wer.Wcr盘²+Wer轴²6032+21092109603=579.77即理论临界转速为5539.2rpm,由图13可知，实测临界转速为4096rpm,实测值比理论值小.六、实验数据记录与整理表2实验记录数据速挠度图14实