机械振动及其在机械工程中的应用
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机械振动控制的理论与应用机械振动控制是一门针对机械系统中振动现象进行控制的学问。
机械部件的振动是由于外力作用或自身固有特性引起的,而这些振动不仅会导致工作效率下降,还会对机械部件的寿命造成影响甚至产生寿命断裂。
因此,对于保证机械部件的正常运转,降低能源损失和维护成本,机械振动控制的理论和应用具有极为重要的意义。
机械振动的分类机械振动在工程实践中可以分为自由振动、强迫振动和共振振动三种类型。
自由振动是指机械系统在没有外力作用下,受到初始位移或初始速度的驱动,根据机械部件的固有特性产生的振动现象。
例如,我们可以将一根弹簧挂起,然后将其下端给予位置或速度的初始变动,可以观察到弹簧在不受外力的作用下自发产生的振动。
强制振动是指受到外力作用下的机械系统振动。
例如,可以将弹簧挂在木板上,并不断给予弹簧一个频率相同、振幅固定的外力作用,可以观察到弹簧振幅会在振动中逐渐呈现一个稳定的值。
共振振动是指外力的作用频率与机械部件的固有特性产生共振的振动现象。
例如,我们可以将机械系统的固有频率匹配到一个频率相对应的外力,可以观察到机件的振幅会剧烈增加,这种现象就叫共振。
机械振动控制的方法振动控制的方法可以分为主动振动控制和被动振动控制两类。
主动振动控制是指通过主动力或控制力的作用,改变系统的振动状态来控制机械振动。
这种控制方法需要采用控制器来对振动信号进行分析和控制处理,通过对控制器输出控制信号,对机械系统的振动状态进行主动控制,从而达到稳态或稳定变化的目的。
例如,在振动控制系统中增加主动阻尼器或作用力,通过调节阻尼力或作用力大小与方向,来抵消原有振动从而达到控制振动的效果。
被动振动控制是指通过机械部件或材料的改变来控制机械振动。
这种控制方法不需要控制器等外部力量的介入,而是通过改变机械系统的物理性质或结构来降低机械振动。
例如,在电机叶轮上增加凸缘来消除流体力学振动。
振动控制的方法还可以根据机械振动类型、控制器种类、控制策略等来进行分类。
机械工程中的机械振动分析与控制研究机械振动是机械工程中一个重要的研究领域,它关注机械系统中的振动问题,旨在提高机械系统的运行效率和稳定性。
振动分析与控制通过理论与实验相结合的方法,研究机械系统中的振动现象、振动特性和振动控制策略,并在实际生产中应用,为机械工程的发展和创新提供了有力的支持与保障。
1. 引言机械振动是机械系统中常见的现象之一。
它可能导致机械系统的损坏、噪声产生以及部件磨损等问题,影响机械系统的正常运行。
因此,对机械振动进行分析与控制具有重要意义。
2. 机械振动分析机械振动分析是研究机械系统中振动现象的过程。
通常,振动的特性包括振动频率、振幅、相位等。
通过使用振动传感器,可以对机械系统中的振动情况进行实时监测和记录。
然后,可以利用信号处理和分析技术,提取振动信号的频谱、波形和振动特性,并进一步分析振动的产生原因和机械系统的健康状态。
3. 机械振动控制机械振动控制旨在降低机械系统中的振动水平,从而减少机械系统的损坏和噪声产生。
在实际生产中,可采用被动控制和主动控制两种方式进行振动控制。
被动控制主要依靠机械构件的设计和使用阻尼器、减振器等装置来降低振动水平。
例如,在桥梁结构中,可以使用减振器来减少桥梁的振动幅度。
在机械系统中,也可以通过调整机械结构的刚度和阻尼系数来降低振动水平。
主动控制则利用控制算法和执行器对机械系统的振动进行实时调节。
常见的主动控制方法包括负反馈控制、自适应控制和智能控制等。
负反馈控制通过监测振动信号并根据差异信号来调节受控对象的状态,达到减小振动的目的。
自适应控制则通过持续地调节控制参数以适应系统变化来实现振动控制。
智能控制则利用人工智能和模糊控制等方法,根据机械系统的实时状态来优化振动控制策略。
4. 振动分析与控制的应用振动分析与控制在机械工程中有广泛的应用。
在航空航天工程中,振动分析与控制可以确保飞机和发动机的安全运行,减少振动对乘客舒适度的影响。
在汽车工程中,振动控制可以提高汽车的驾驶稳定性,并减少碰撞对乘客的伤害。
浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用摘要:本文对机械振动的含义、类型、组成要素、研究内容及其危害与应用进行了阐述。
机械振动广泛存在于机械运动中,它对于我们既有有利的一面,同时,也有着有害的一面。
对于有利部分我们要加以利用,对于有害部分我们要加以避免。
关键词:机械振动机械工业危害应用1 机械振动机械振动是一种特殊形式的运动,在这种运动过程中,机械系统将围绕平衡位置作往复运动。
从运动学观点看,机械振动就是机械系统的位移、速度与加速度在某一数值附近随时间的变化关系。
如果这种关系是确定的,那么我们可以用函数关系表示为机械振动学是在力学模型的基础上,应用数学分析、实验测量和数值计算等方法研究结构振动的一般规律,解决实践中的振动问题,它是材料力学在动力学方面的扩展。
2 机械振动的类型根据研究侧重点的不同,可以从不同角度对振动现象进行分类。
按系统的输入(激励)类型分为三种:自由振动、强迫振动、自激振动。
按系统的输出(响应)或者振动规律分为四种:简谐振动、周期性振动、瞬态振动、随机振动。
按系统的自由度分为三种:单自由度系统的振动、多自由度系统的振动。
按描述系统的微分方程可分为二种:线性振动、非线性振动。
3振动系统的组成要素3.1 质量在力学模型中,质量被抽象为不变形的刚体。
根据牛顿第二运动定律,若对质量作用一力,则此力与质量在与相同方向获得的加速度成正比。
表示为3.2 弹性在力学模型中,弹簧被抽象为无质量而具有线性弹性的元件。
弹性元件在振动系统中提供使系统恢复到平衡位置的弹性力,又称恢复力。
恢复力与弹性元件两端的相对位移的大小成正比。
3.3 阻尼在力学模型中,阻尼器被抽象为无质量而具有线性阻尼系数的元件。
在振动系统中,阻尼元件提供系统运动的阻尼力,其大小与阻尼器两端相对速度成正比4 机械振动的研究内容随着机械工业和科学技术的发展,产品愈加复杂化,精度要求更高,性能要求更加稳定与高效,因此,振动问题已经成为必须解决的重要课题。
机械振动和简谐振动机械振动是自然界和工程实践中常见的现象,而简谐振动则是机械振动中最为基本和重要的模型。
本文将介绍机械振动和简谐振动的概念、特点以及一些应用。
一、机械振动的概念和特点机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。
它可以是机械系统中的部件振动,也可以是整个机械系统的振动。
机械振动往往由质点或弹簧等弹性元件的弹力引起。
其特点如下:1. 周期性:机械振动的运动是周期性的,当物体围绕平衡位置做一次完整的往复运动后又回到同样的位置和状态。
这一周期性使得机械振动具有可预测性和可重复性。
2. 频率:机械振动的频率是其运动的重要特征,代表了单位时间内振动的次数。
频率与振动周期的倒数成正比,可以通过实验或计算得到。
3. 幅度:机械振动的幅度代表了振动的最大位移或最大速度。
幅度与振动的能量大小相关,可以通过实验或计算得到。
4. 阻尼和驱动力:机械振动中常常存在阻尼和外加驱动力。
阻尼消耗了振动的能量,而驱动力则为物体提供了能量,影响了振动的稳定性和特性。
5. 谐振现象:在机械振动中,当外加力的频率接近物体的固有频率时,会出现谐振现象。
谐振时,振动幅度最大,能量传递效率高。
二、简谐振动的概念和特点简谐振动是机械振动中最简单的一种形式,其模型假设了无阻尼和驱动力的作用。
简谐振动具有以下特点:1. 一维振动:简谐振动在物理模型中往往被假设为一维振动,即物体围绕一个平衡位置在一条直线上往复振动。
2. 束缚性:简谐振动在一个有限范围内进行,物体保持在某个平衡位置附近做往复运动,不会无限制地扩散或发散。
3. 固有频率:简谐振动的频率与物体的固有特性有关,而与外界的驱动力无关。
物体的固有频率可以通过实验或计算得到。
4. 振幅和相位:简谐振动的振幅和相位是其两个重要的参数。
振幅代表振动的最大位移或速度,而相位则代表振动的位置关系。
5. 能量守恒:在简谐振动中,能量在势能和动能之间周期性转换,总能量保持不变,体现了能量守恒定律。
机械振动总结(优秀3篇)机械振动总结篇1机械振动概述机械振动是指物体在空气中或液体中由于物理力学原因导致的周期性振动。
这种振动可以产生噪音、震源,甚至可能导致机械部件的损坏。
因此,对机械振动的研究和控制是保证机械系统稳定运行的重要环节。
振动原因机械振动的主要原因包括:1.机械部件的松动:如螺丝钉的松动、螺帽的松动等。
2.机器的启动和停止:如马达的启动和停止、泵的启动和停止等。
3.气流的冲击:如风扇、鼓风机等在运行过程中产生的气流冲击。
4.电磁振动:如电机的运行、电磁阀的电磁力等。
振动测量对机械振动进行测量可以有效地掌握机械系统的振动状况,从而进行故障排查和修复。
常用的振动测量仪器包括:1.振动速度传感器:用于测量物体表面的振动速度。
2.频率分析仪:用于分析振动信号的频率。
3.振动记录仪:用于记录振动信号的波形和幅度。
振动控制对机械振动进行控制的主要方法包括:1.紧固件:如螺丝钉、螺帽等,用于紧固机械部件,防止松动引起的振动。
2.阻尼:通过增加阻尼材料或改变机械系统的结构,减少振动能量。
3.减震:通过改变机械系统的运动状态,减少振动产生。
4.滤波:通过滤波器过滤掉不需要的振动信号,减少对机械系统的影响。
总结机械振动是机械系统运行中常见的物理现象。
通过对机械振动的研究和控制,可以有效地减少机械部件的松动、磨损和损坏,提高机械系统的稳定性和使用寿命。
因此,对机械振动进行深入的了解和掌握,对于机械工程师和相关技术人员来说,具有重要的实践意义。
机械振动总结篇2机械振动是指物体或质点在某一特定平面上,周期性、规则地往复运动的过程。
这种运动可以是在弹性介质中的自由振动,也可以是在机械、电气、流体等非弹性介质中的弹性振动。
机械振动对于机械工程和设备设计具有重要意义,包括确定设备的设计、选择材料、优化结构、提高效率、减少噪声等方面。
在机械振动领域,常见的振动类型包括自由振动、强迫振动、受迫振动和共振。
自由振动是指物体在没有外力作用下的振动,其频率和振幅取决于物体的质量和弹性。
机械工程中振动分析的理论和应用研究在机械工程中,振动是一个非常重要的问题,它涉及到机械系统的稳定性、有效性和寿命。
因此,振动分析是机械工程师必须掌握的技能之一。
本文将探讨机械工程中振动分析的理论和应用研究。
一、振动分析的基本概念在机械工程中,振动是指物体在某一方向上周期性地往返或旋转运动。
机械系统中振动的原因主要有三种:激励、固有振动和非线性振动。
激励振动是由外部力引起的振动,例如机械系统中的震动、地震等;固有振动是由系统本身固有的本征频率引起的振动,例如琴弦的自然振动;非线性振动是由于系统的非线性特性而引起的振动,例如摩擦、结构变形等。
振动分析主要研究机械系统在振动状态下的特性和规律,主要包括振动的幅值、频率、周期、周期次数、相位等参数。
这些参数可以通过实验测量、数值模拟等手段来获取。
二、振动分析的理论方法1.有限元方法有限元法是一种计算机数值模拟方法,广泛应用于机械系统振动分析领域。
该方法将复杂的结构分割成许多小的单元,每个单元都可以用简单的数学模型来描述。
然后通过求解每个单元的振动参数,最终计算出整个结构的振动响应。
有限元法可以处理复杂的结构和非线性问题,具有广泛的应用范围。
2.模态分析法模态分析法也是一种常用的振动分析方法。
它通过求解机械系统的固有频率和振型来描述系统的振动特性。
其中,固有频率是机械系统在不受外界干扰时的自由振动频率;振型是机械系统在固有频率下的振动形式。
模态分析法可以帮助机械工程师识别系统中的关键模态,从而优化设计,提高系统的稳定性和性能。
3.频响分析法频响分析法是一种用来描述机械系统在不同频率下的响应特性的方法。
它通过测量机械系统对激励信号的响应,来确定系统的传递函数,从而预测系统在不同频率下的响应。
频响分析法可以帮助机械工程师找出系统的共振点,从而改进设计,减少系统的振动幅值和噪声。
三、振动分析在机械工程中的应用振动分析在机械工程中具有广泛的应用。
以下列举几个具体的例子:1.机械零件的寿命评估在机械系统中,一些繁重的工况下可能会引起结构零件的疲劳破坏。
振动分析在机械工程中的应用引言机械工程是一门多学科交叉的工程学科,涉及到各种机械设备和结构的设计、制造和运行。
而振动问题是在机械工程中常见的一种问题,振动分析作为一种重要的手段和方法,在机械工程中起到了至关重要的作用。
本文将探讨振动分析在机械工程中的应用,并且从理论和实践两个方面进行论述。
一、理论基础振动分析作为一门学科,有其自身的理论基础。
首先,振动学是振动分析的基础,振动学研究物体在固有频率下的振动行为及其数学描述。
其次,动力学是振动分析的另一个重要理论基础,动力学研究物体在外界力作用下的振动行为。
理论基础的建立使得振动分析可以有一个坚实的基础进行研究和应用。
二、振动分析方法振动分析有多种方法,常用的包括模态分析、频谱分析和时域分析等。
模态分析是一种常用的振动分析方法,其主要是通过求解物体的固有频率和固有振型来揭示物体在不同振动状态下的振动特性。
频谱分析是另一种常用的振动分析方法,其主要是通过将信号分解成多个频率的成分,了解不同频率的振动成分对物体的影响。
时域分析是振动分析中最直观的方法,通过观察振动信号的波形来分析物体的振动特性。
这些振动分析方法相互配合,可以全面地了解物体的振动特性。
三、机械工程中的振动分析应用振动分析在机械工程中有着广泛的应用。
首先,振动分析可以用于预测和评估机械设备的可靠性和寿命。
通过对机械设备进行振动分析,可以了解设备在振动作用下的应力和变形情况,从而预测设备的寿命。
其次,振动分析可以用于诊断机械设备的故障。
通过分析设备的振动信号,可以提前发现设备的故障,并且可以确定故障的类型和程度。
此外,振动分析还可以用于改善机械设备的设计。
通过分析不同结构和材料的振动特性,可以提供设计者有关机械设备性能和结构参数的参考。
四、实际案例分析为了更好地了解振动分析在机械工程中的应用,我们以某大型工程机械设备为例进行实际案例分析。
该设备在运行过程中出现了振动问题,通过振动分析找到了解决问题的方法。
机械振动的特性及其应用引言:机械振动是指物体在受到外力或内部激励作用下,以某种规律在平衡位置附近作周期性的往复运动。
机械振动广泛应用于各个领域,如工程、物理学、生物学等。
本文将探讨机械振动的特性以及其在不同领域的应用。
一、机械振动的特性1. 振幅:指振动物体从平衡位置偏离的最大距离。
振幅决定了振动物体的能量大小。
2. 周期:指振动物体完成一个完整往复运动所需的时间。
周期与振动频率成反比。
3. 频率:指振动物体每秒钟完成的往复运动次数。
频率与周期成反比。
4. 相位:指振动物体的位置相对于某一参考点的偏移量。
相位可以用来描述振动物体的位置关系。
二、机械振动的应用1. 工程领域机械振动在工程领域中有着广泛的应用。
例如,在建筑工程中,通过对结构的振动特性进行分析,可以提高建筑物的抗震能力。
在机械工程中,振动测试可以用于检测机械设备的故障和性能。
此外,振动也广泛应用于声学工程、航空航天领域等。
2. 物理学研究机械振动是物理学研究中的重要课题之一。
通过对振动的研究,可以深入了解物体的力学性质和振动规律。
例如,弹簧振子的研究可以帮助我们理解简谐振动的特性。
同时,振动也是量子力学研究中的重要概念,与粒子的波动性密切相关。
3. 生物学应用在生物学领域,机械振动被广泛应用于生物体的研究和治疗中。
例如,通过对人体的振动反应进行分析,可以评估人体的平衡能力和神经系统功能。
振动治疗也被用于康复医学中,可以帮助恢复肌肉功能和缓解疼痛。
4. 音乐与艺术机械振动在音乐和艺术创作中起着重要的作用。
音乐乐器的演奏就是通过控制振动来产生声音。
不同乐器的振动特性和频率谐波的组合,赋予了音乐以丰富的音色和情感。
此外,振动也被艺术家们用于创作装置艺术和交互式艺术作品,为观众带来独特的体验。
结论:机械振动作为一种重要的物理现象,具有丰富的特性和广泛的应用。
无论是在工程领域中提高结构的稳定性,还是在物理学研究中深入探索物质的本质,机械振动都发挥着重要的作用。
机械振动在机械工程中的应用成晓(江苏师范大学,江苏连云港 222000)摘要:本文综述了机械振动在机械工程中的应用。
首先分析了机械振动的危害;然后提出了控制或减小振动的主要途径;最后举例说明机械振动在机械工程中的应用。
关键词:机械振动;机械工程;振动筛Mechanical vibration and its applications in mechanicalengineeringCheng Xiao(Jiangsu Normal University ,Jiangsu, Lianyungang 222002)Abstract: This paper intends to elaborate the applications of mechanical vibration in mechanical engineering. Firstly, the reasons of mechanical vibration are analyzed. Secondly, the main methods to control and decrease the vibration are presented in detail. Finally, examples are present to show the application of mechanical vibration in Mechanical EngineeringKeywords: Mechanical vibration; mechanical engineering ; oscillating screen一机械振动机械振动也简称为振动,物理学上是这样给它定义的:物体在平衡位置附近做往复运动的运动。
在现实生活中我们能看到很多机械都是运用机械振动这一学说理论来建造出来的。
比如筛分设备、输送设备、给料设备、粉碎设备等等机械设备都是将理论运用到现实生活中的结果。
机械振动的原理及应用实例1. 机械振动的定义机械振动是指物体在某一点偏离其平衡位置并产生周期性的往复运动的现象。
它是由物体的势能和动能相互转换引起的,具有频率、振幅和相位等重要特征。
2. 机械振动的原理机械振动的原理主要涉及以下几个方面:•弹簧振子的原理–当物体受到外力作用偏离其平衡位置时,弹簧会产生恢复力,使物体向平衡位置做往复运动。
•谐振的原理–当外力的频率与物体固有频率相等时,物体会受到共振作用,振幅会不断增大,达到最大值。
•阻尼的原理–阻尼是指外力对物体振动产生的衰减作用,它可以分为无阻尼、临界阻尼和过阻尼三种。
•受迫振动的原理–当外力的频率与物体固有频率不同时,物体会发生受迫振动,产生共振现象。
3. 机械振动的应用实例机械振动在工程领域有着广泛的应用,以下是一些实际应用的例子:•汽车悬挂系统–汽车悬挂系统中的弹簧和减震器能够吸收道路不平坦所产生的振动,提高行驶的舒适性和稳定性。
•桥梁和建筑物的抗震设计–在桥梁和建筑物的抗震设计中,利用减震器和振动吸收器来减小地震产生的影响,保护结构的安全性。
•电动机–电动机中的转子受到的电力驱动会产生机械振动,通过控制振动的频率和振幅,可以实现电动机的正常运转。
•机械加工–在机械加工中,通过振动刀具和工件之间的相对运动,可以提高加工效率和表面质量。
•医疗领域–机械振动在医疗领域也有一定的应用,例如超声波治疗和体外震波碎石等。
•音乐产生–乐器中的声音是通过乐器的振动产生的,振动的频率和振幅决定了乐器发出的声音。
4. 结论机械振动作为一种物理现象,具有很多重要的应用。
从汽车悬挂系统到医疗领域,机械振动都发挥着重要的作用。
了解机械振动的原理和应用实例,可以帮助我们更好地应对相关问题,提高工作效率和生活质量。
机械振动及其在机械工程中的应用杨杰(江苏师范大学海洋港口学院江苏连云港 222000)摘要:本文主要讲的是机械振动在机械工程中的应用.首先讲述机械振动的发展史;然后对机械振动的种类进行了详细的叙述;接着写了机械振动的危害和应用;最后对机械振动在机械工程中的应用进行了阐述,如振动筛,冷却及烘干振动机和振动清理及时效处理,并对它的发展加入个人看法。
关键词:机械振动,机械振动的应用,机械工程Mechanical vibration and Application in Mechanical EngineeringYang Jie(Jiangsu Normal University ,Jiangsu, Lianyungang 222000)Abstract:This article is primarily concerned with mechanical vibration applications in mechanical engineering starts by describing the history of mechanical vibration; then on the type of mechanical vibration were described in detail; then write a hazard and the application of mechanical vibrations; Finally, the mechanical vibration in machinery Engineering are described, such as vibrating screen, cooling and drying machine vibration and vibration cleaning and aging treatment, and added personal views of its development.Keywords: Mechanical vibration, application of mechanical vibrations, mechanical engineering1.引言随着机械工业和科学技术的发展,产品愈加复杂化,精度要求更高,性能要求更加稳定与高效,因此,振动问题已经成为必须解决的重要课题。
振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一中现象,也是整个力学中最重要的研究领域之一。
所谓机械振动,是指物体在平衡位置附近来回往复的运动。
在机械振动过程中,表示物体运动特征的某些物理量将时而增大、时而减小地反复变化。
在工程实际中,机械振动是非常普遍的,钟表的摆动、车厢的晃动、桥梁与房屋的振动、飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等,都是机械振动.机械振动常见的主要内容是:提高机械系统的抗振能力,防止系统发生共振的方法,避免系统发生自振,减振与隔振,噪声控制等等。
2.机械振动发展简史早在公元前6世纪,Pythagoras发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一半可发出高一音阶的音符;战国时期的古人已定量地总结出弦线发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增加一份可确定相隔五度音程的各个音。
1636年Mersenne在关于弦的乐音著作中报告了弦振动的实验研究,测定了长弦振动频率,以此推断出密度和张力相同且发出谐音的短弦频率;1638年Galileo在其名著《两门新科学的对话》中明确弦线振动频率与其长度、密度和张力的关系;17世纪末Sauveur完成了大量实验工作,测定弦线振动频率并注意到节点的存在,及有节点时弦线振动频率为基频的整数倍。
1673年Huygens把摆动视为圆周运动的一部分,利用几何方法得到单摆振动周期的正确公式,提出摆动中心的概念,从而将形状复杂的摆简化为单摆。
1687年Newton考察了单摆在有阻尼介质中的运动。
离散系统振动理论在18世纪中叶基本成熟。
弦线振动理论在18世纪建立。
1759年Lagrange 从驻波解出发推导出行波解,从而在物理上充分理解了均匀弦线的振动规律,更有效的数学工具直到1811年Fourier提出函数的三角级数展开才问世。
1762年Euler和1763年D’Alembert分别研究了非均匀弦线和重弦线的振动。
20世纪初,人们关心的机械振动问题主要集中在避免共振上,因此,研究的重点是机械结构的固有频率和振型的确定。
1921年,德国的H.霍尔泽提出解决轴系扭转振动的固有频率和振型的计算方法。
30年代,机械振动的研究开始由线性振动发展到非线性振动。
50年代以来,机械振动的研究从规则的振动发展到要用概率和统计的方法才能描述其规律的不规则振动──随机振动。
由于自动控制理论和电子计算机的发展,过去认为甚感困难的多自由度系统的计算,已成为容易解决的问题。
振动理论和实验技术的发展,使振动分析成为机械设计中的一种重要工具。
3.机械振动的种类机械振动有不同的分类方法。
按产生振动的原因可分为自由振动、受迫振动和自激振动;按振动的规律可分为简谐振动、非谐周期振动和随机振动;按振动系统结构参数的特性可分为线性振动和非线性振动;按振动位移的特征可分为扭转振动和直线振动。
3.1自由振动自由振动:去掉激励或约束之后,机械系统所出现的振动。
振动只靠其弹性恢复力来维持,当有阻尼时振动便逐渐衰减。
自由振动的频率只决定于系统本身的物理性质,称为系统的固有频率。
3.2受迫振动受迫振动:机械系统受外界持续激励所产生的振动。
简谐激励是最简单的持续激励。
受迫振动包含瞬态振动和稳态振动。
在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动,称为瞬态振动。
经过短暂时间后,瞬态振动即消失。
系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量,因而能够作持续的等幅振动,这种振动的频率与激励频率相同,称为稳态振动。
例如,在两端固定的横梁的中部装一个激振器,激振器开动短暂时间后横梁所作的持续等幅振动就是稳态振动,振动的频率与激振器的频率相同。
系统受外力或其他输入作用时,其相应的输出量称为响应。
当外部激励的频率接近系统的固有频率时,系统的振幅将急剧增加。
激励频率等于系统的共振频率时则产生共振。
在设计和使用机械时必须防止共振。
例如,为了确保旋转机械安全运转,轴的工作转速应处于其各阶临界转速的一定范围之外。
3.3自激振动自激振动:在非线性振动中,系统只受其本身产生的激励所维持的振动。
自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。
因此,不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动,维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。
振动一停止,此交变力也随之消失。
自激振动与初始条件无关,其频率等于或接近于系统的固有频率。
如飞机飞行过程中机翼的颤振、机床工作台在滑动导轨上低速移动时的爬行、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动4.机械振动的危害与益处机械振动在机械行业既有有利的一面,同时,也有着有害的一面。
对于有利的一面,我们要予以利用;对于对人类有害的部分,我们要尽量减小,甚至避免。
在机械工业和其它工业部门存在着难以计数的有害振动问题,这些问题常会引起巨大的损失,给人类的生产、生活带来难以想象的问题。
以振动工程的理论、技术和方法来研究与解决这些问题,是当务之急。
当振动量超过允许的范围,振动会加剧,影响机器零件的工作性能,使机器的零部件产生附加动载荷,减小零件的寿命。
对于大型、高速回转的机械,因动态失稳而造成的重大恶性事故,已经发生数次。
大型发电机机组由于急剧上升的振动可在几十秒钟之造成彻底解体,造成大量损失。
甚至国外某些核电站发生事故就是由于这种原因造成的。
在生产制造过程中,由于机械振动现象的存在,使生产出来的产品无法达到所要求的精度,造成大量的经济损失。
大型工程结构因振动而引起的事故也时有发生。
历史上发生过由于正步行进造成共振现象使桥发生坍塌现象。
近代还发生过大型桥梁或冷却塔因“风激振动”而断裂、倒塌的事故。
油轮由于在海上发生振动造成船体断裂,究其原因,也是机械振动问题所致。
基于机械振动的设备故障常见的有以下4类:(1)不平衡不平衡就是设备重量与其几何的中心线不重合从而产生的故障。
当转子在旋转时,它的重心在轴承上产生了离心力的作用,这个离心力的大小随转子旋转形成稳定的变化。
它的类型分为:静不平衡、力不平衡以及力矩不平衡。
(2)没有对中。
这种现象普遍存在,而且其产生的影响非常重要,由于不对中现象因而增加的旋转作用力将对机械轴承与密封构件施以异常的加应力。
它的类型分为:平行、角度、平行与角度均不对中。
(3)部件松动部件松动是普遍且易发生的故障,主要情况有:机械设备的结构框架或者其底座发生松动,产生的后果就是整个机械设备发生松动同时剧烈振动;另一类情况就是原本在零部件间正常配合的关系被破坏,从而造成其间隙超过误差范围导致松动。
(4)轴承故障其分为滚动轴承故障:疲劳剥落、塑性变形、蚀、磨损、保持胶合架损坏等;滑动轴承故障:巴士合金损坏、松脱、壳体间松动与间隙过大。
此外,由于机械振动所产生的噪音也会对人的身心健康造成极大的影响。
事实上,可以说振动问题普遍地存在于工业生产和工程的各个领域。
科学技术发展到今天,对许多工程项目来说,振动分析与控制,已经是一个项目成功与否的重要因素。
同时,机械振动又有着有利的一面,大家日常听到的音乐就是各种乐器振动所产生的。
在现实生活中我们能看到很多机械都是运用机械振动这一学说理论来建造出来的。
比如筛分设备、输送设备、给料设备、粉碎设备等等机械设备都是将机械振动原理应用于机械工程中。
工程中利用振动原理设计出了许多振动机械,例如振动输送机、振动打桩机、振动筛分机、振动机床、振动造型机等等。
5.机械振动在机械工程中的应用5.1振动筛由于振动筛分在筛分过程中各个物料颗粒均处于运动状态,且在筛面上作抛掷运动,因而筛分效率高,故在砂处理系统中基本上都采用振动筛。
但目前所用的振动筛基本上只有直线振动筛和单轴圆振动两种机型,这两种筛子适用于新砂和水分不高的旧砂筛分。
振动筛是一种多行业、用途广泛的筛分设备,在一定的条件下它在砂处理中的应用更显示出其优越性。
目前国内砂处理线上应用的多是中小型振动筛,国外已有每小时处理旧砂能力达700吨的直线振动筛。
5.2冷却及烘干振动机冷却及烘干振动机以对流传热方式为主的冷却和烘干机的工作原理是相同的,即促进物料与气流的充分接触而进行热交换。
仅以热交换的条件来看,搅拌式冷却器内运转时只有部分物料处于动态,且搅拌摩擦所产生的部分热量又会传给物料。
且在振动过程中全部物料均处于动态,且自上而下的各料层之间的冲击速度递减,这不仅使总料层厚度膨胀,且越接近振动床面的料层间隙越大,有利于气流通过,为热交换创造了条件。