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      振動試驗(yàn)應(yīng)知應(yīng)會知識簡介

      發(fā)布時間:2024-10-09
      振動試驗(yàn)是評定元器件、零部件及整機(jī)在預(yù)期的運(yùn)輸及使用環(huán)境中的抵抗能力。
      物體或質(zhì)點(diǎn)相對于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機(jī)振動、復(fù)合振動、掃描振動、定頻振動。描述振動的主要參數(shù)有:振幅、速度、加速度。單頻正弦振動頻率為f時,振幅單峰值為d,則其速度單峰值為 ,加速度單峰值為。
      在現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室對振動系統(tǒng)的實(shí)物或模型進(jìn)行的試驗(yàn)。振動系統(tǒng)是受振動源激勵的質(zhì)量彈性系統(tǒng),如機(jī)器、結(jié)構(gòu)或其零部件、生物體等。振動試驗(yàn)是從航空航天部門發(fā)展起來的, 現(xiàn)在已被推廣到動力機(jī)械、 交通運(yùn)輸、建筑等各個工業(yè)部門及環(huán)境保護(hù)、勞動保護(hù)方面,其應(yīng)用日益廣泛。振動試驗(yàn)包括響應(yīng)測量、動態(tài)特性參量測定、載荷識別以及振動環(huán)境試驗(yàn)等內(nèi)容。
      響應(yīng)測量
      主要是振級的測量。為了檢驗(yàn)機(jī)器、結(jié)構(gòu)或其零部件的運(yùn)行品質(zhì)、安全可靠性以及確定環(huán)境振動條件,必須在各種實(shí)際工況下,對振動系統(tǒng)的各個選定點(diǎn)和選定方向進(jìn)行振動量級的測定,并記錄振動量值同時間變化的關(guān)系(稱為時間歷程)。對周期振動,主要測定振級(位移、速度、加速度或應(yīng)變的幅值或有效值)和振動周期;對瞬態(tài)振動和沖擊,主要測定位移或加速度的峰值和響應(yīng)持續(xù)時間;對平穩(wěn)隨機(jī)振動,主要測定力和響應(yīng)的時間歷程的均值和方差等;對非平穩(wěn)隨機(jī)振動,可把時間劃分為許多小段,測定各小段內(nèi)時間歷程的均值和方差,找出它們同時間的關(guān)系,并以此作為振級的度量。
      許多機(jī)器的振動速度在很寬頻率范圍內(nèi)幾乎為常數(shù),所以可用在機(jī)器上選定點(diǎn)測得的振動速度的有效值作為機(jī)器振動強(qiáng)烈程度(稱為振動烈度)的指標(biāo)。
      為了設(shè)計和試制新機(jī)器或在改造舊機(jī)器時解決減振問題,以及為了提高振動機(jī)械的效率,必須了解系統(tǒng)的動態(tài)特性參量。動態(tài)特性參量很多,對于線性系統(tǒng),的為模態(tài)參量,包括各階固有頻率、振型、模態(tài)質(zhì)量或模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼比。模態(tài)參量可以換算出物理坐標(biāo)(即幾何坐標(biāo))中的力學(xué)參量,包括集中質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣。
      動態(tài)特性參量的簡易測定方法
      在工程設(shè)計中,有時只需知道低階(如一、二階)固有頻率、振型以及阻尼系數(shù),可用簡易方法測定這些參量:
      ① 固有頻率測定。用敲擊或突然卸載使系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動,記錄其衰減波形并與儀器中的時標(biāo)信號比較,或?qū)⑿盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器,由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。如果有激振器或振動臺,則可對系統(tǒng)進(jìn)行步進(jìn)頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率,在小阻尼時共振頻率近似等于固有頻率。
      ② 振型測定。手持木質(zhì)或鋁質(zhì)探針接觸被測系統(tǒng)各點(diǎn),由撞擊聲音(或憑手感)測定所有不振動點(diǎn)的位置,即節(jié)線位置。對水平放置的平板型系統(tǒng),可在平板上撒上砂粒,振動時砂粒將聚集到節(jié)線上,由節(jié)線分布情況即可大致判斷振型。
      ③ 阻尼測定??刹捎盟p振動法、共振法和相位法。衰減振動法是用記錄儀記錄自由振動的衰減波形,由相鄰?fù)虻膬纱位驍?shù)次的振幅的衰減率算出阻尼值;共振法是由共振時振幅和共振區(qū)頻率帶寬算出阻尼值;相位法是由共振區(qū)相位隨頻率變化關(guān)系算出阻尼值。
      機(jī)械導(dǎo)納方法
      機(jī)械導(dǎo)納是系統(tǒng)頻域的特征參量(見機(jī)械阻抗)。大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的固有頻率多而密集,振型很復(fù)雜,無法用簡易方法測定。然而可以先測試系統(tǒng)對激振力的響應(yīng),得到機(jī)械導(dǎo)納,再用圖解識別(即機(jī)械導(dǎo)納的幅頻、相頻、實(shí)頻、虛頻或矢端圖等圖形識別)或計算機(jī)識別來確定模態(tài)參量或物理參量。
      時域識別方法
      直接利用振動的時間歷程來求系統(tǒng)的模態(tài)參量。對自由振動,可以通過自由振動和脈沖響應(yīng)函數(shù)(系統(tǒng)的時域特性參量之一,其傅里葉變換即機(jī)械導(dǎo)納)的關(guān)系直接計算模態(tài)參量。對受迫振動,可以用數(shù)字時間序列分析方法或其他方法(如隨機(jī)減量法、濾波法等)來計算模態(tài)參量。時域識別方法的優(yōu)點(diǎn)是能利用運(yùn)行狀態(tài)下機(jī)器的振動信號,適用于不能在實(shí)驗(yàn)室測試的大型結(jié)構(gòu);缺點(diǎn)是天然振源的激振力往往無法測定和控制,而僅能由響應(yīng)值來識別,故精度較低。
      載荷識別
      指分析和確定振源的性質(zhì)(是有規(guī)律的還是隨機(jī)的?是定力還是定運(yùn)動?等等)、傳播途徑及振源施加在系統(tǒng)上的載荷譜(即載荷的時間歷程)。載荷識別也叫環(huán)境預(yù)測,它可為分析系統(tǒng)的動力響應(yīng)和振動原因等提供數(shù)據(jù)。大型結(jié)構(gòu)承受的載荷非常復(fù)雜,很難直接測定,但可以通過結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號和系統(tǒng)已知的數(shù)學(xué)模型來反推系統(tǒng)承受的載荷,再根據(jù)各種工況下得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和綜合,最終得到載荷譜。振源的性質(zhì)和傳播途徑可以用功率譜分析或相關(guān)分析方法得出。
      振動環(huán)境試驗(yàn)
      為了了解產(chǎn)品的耐振壽命和性能指標(biāo)的穩(wěn)定性,錄找可能引起破壞或失效的薄弱環(huán)節(jié),對系統(tǒng)在模擬實(shí)際環(huán)境的振動、沖擊條件下進(jìn)行的考核試驗(yàn)。定型產(chǎn)品的試驗(yàn)規(guī)范通常已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,新產(chǎn)品要制定合適的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法分兩大類:①標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),包括耐預(yù)定頻率試驗(yàn)、耐共振試驗(yàn)、正弦掃描試驗(yàn)、寬帶隨機(jī)振動試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、聲振試驗(yàn)和運(yùn)輸試驗(yàn)等;②非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),包括瞬態(tài)波形振動試驗(yàn)、窄帶隨機(jī)振動試驗(yàn)、隨機(jī)波再現(xiàn)試驗(yàn)、正弦波和隨機(jī)波混合試驗(yàn)等。
      振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析:試驗(yàn)得到的大量原始數(shù)據(jù)必須經(jīng)過各種處理,才能作為工程設(shè)計計算的依據(jù)資料。試驗(yàn)的原始記錄數(shù)據(jù)是參量的時間歷程(位移、速度或加速度等量值同時間的關(guān)系),通過直觀分析可將數(shù)據(jù)分為瞬態(tài)的、周期的、隨機(jī)或非隨機(jī)持續(xù)非周期的三種,進(jìn)而在時域(包括時差域,即自變量為兩信號的時間差)、頻域和幅值域三大域中進(jìn)行統(tǒng)計分析、相關(guān)分析和譜分析,從而得到表征時間歷程特征的各種函數(shù)。處理方法可分為模擬量處理法和數(shù)字量處理法。前者設(shè)備簡單,但精度較差,處理時間長;后者需將原始記錄的模擬量變換為數(shù)字量后用數(shù)字計算機(jī)處理,由于精度很高,速度極快,所以隨著各種功能齊全的專用數(shù)據(jù)處理機(jī)(如快速傅里葉分析儀)的出現(xiàn),數(shù)字量處理法已逐漸取代了模擬量處理法。
      上一個:有關(guān)蠕動泵系統(tǒng)的選擇介紹
      下一個:高低溫試驗(yàn)箱的五大關(guān)鍵系統(tǒng)闡述

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