第四章 轴系扭振与噪声资料重点

机械振动与噪声控制考研专业课资料机械振动与噪声控制是工程领域中一个重要的专业课程，它涉及到振动和噪声的产生、传播和控制等方面的知识。

本文将介绍机械振动与噪声控制的基本概念、振动分析方法以及噪声控制技术等内容。

一、机械振动的基本概念机械振动是指机械系统在受到外界激励或内部失稳等因素的作用下，产生的物体或结构的周期性运动。

机械振动通常分为自由振动和强迫振动两种形式。

1. 自由振动自由振动是指物体在无外界激励的情况下，由于其本身固有的机械特性，发生的振动运动。

自由振动的特点是周期性、无阻尼和无衰减。

2. 强迫振动强迫振动是指物体在外界激励的作用下所产生的振动运动。

外界激励可以是周期性的力或非周期性的力。

强迫振动的特点是受到外力的影响，振幅和频率会发生变化。

二、振动分析方法为了研究机械振动现象，需要进行振动分析。

振动分析方法主要包括：1. 振动测量振动测量是通过传感器等设备对振动信号进行采集和分析，得到振动信号的幅值、频率等信息。

常用的振动测量方法有加速度测量、速度测量和位移测量等。

2. 振动模态分析振动模态分析是通过分析物体振动时的模态形态及其固有频率，揭示物体固有的振动特性。

常用的振动模态分析方法有频谱分析、阻尼比测量和模态参数识别等。

3. 振动控制振动控制是指通过采取相应的措施，减小或消除机械振动对设备或结构的影响。

常用的振动控制方法包括减振措施和隔振措施等。

三、噪声控制技术噪声是一种不受欢迎的声音，对人类健康和生活环境产生负面影响。

噪声控制技术旨在减少或消除噪声的传播和影响，并提供一个安静的环境。

1. 噪声源控制噪声源控制是指通过改变噪声源的结构或使用噪声源控制设备来减少噪声的产生。

常用的噪声源控制方法包括降噪技术、隔声技术和吸声技术等。

2. 噪声传播控制噪声传播控制是指通过隔音墙、隔音材料等手段，阻止噪声的传播，减少噪声对周围环境的影响。

3. 噪声接收设备控制噪声接收设备控制是指通过使用噪声接收设备，如耳机、耳塞等，将噪声降到可接受范围内，减少对人体的影响。

汽轮发电机组的轴系扭振电力系统的某些故障和运行方式，往往导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，以致造成轴系某些部件或联轴器的疲劳损坏。

轴系扭振是指组成轴系的多个转子，如汽轮机的高、中、低压转子，发电机、励磁机转子等之间产生的相对扭转振动。

随着汽轮发电机组单机容量增大，轴系的功率密度亦相对增大，以及轴系长度的加长和截面积相对下降，整个轴系成为一个两端自由的弹性系统，并存在着各种不同振型的固有的轴系扭转振动频率。

同时随着大电网远距离输电使系统结构和输电技术愈趋复杂。

由于这两方面的原因，电力系统因故障或运行方式的改变所引起的电气系统与轴系机械系统扭振频率的耦合作用，将会导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，严重威胁机组的安全运行。

产生轴系扭振的原因，归纳起来为两个方面：一是电气或机械扰动使机组输入与输出功率（转矩）失去平衡，或者出现电气谐振与轴系机械固有扭振频率相互重合而导致机电共振；二是大机组轴系自身所具有的扭振系统的特性不能满足电网运行的要求。

因此，无论产生的原因如何，从性质上又可将轴系扭振分为：短时间冲击性扭振和长时间机电耦合共振性扭振等两种情况。

从原则上讲，电力系统出现的各种较严重的电气扰动和切合操作都会引起大型汽轮发电机组轴系扭振，从而产生交变应力并导致轴系疲劳或损坏，只是其影响程度随运行条件、电气扰动和切合操作方式、频率（次数）等不同而异。

其中影响较大的可归纳为以下四个方面：1．电力系统故障与切合操作对轴系扭振的影响：通常的线路开关切合操作，特别是功率的突变和频繁的变化；手动、自动和非同期并网；输出线路上各种类型的短路和重合闸等都会激发轴系的扭振并造成疲劳损伤。

2．发电厂近距离短路和切除对轴系扭振的影响：发电厂近距离（包括发电机端）二相或三相短路并切除以及不同相位的并网，都会导致很高的轴系扭转机械应力。

例如在发电机发生三相短路时，短路处电压下降接近于零，于是在短路持续时间内，一方面与短路前有功负荷对应的同步电磁转矩接近于零，同时发电机因短路并以振荡形式出现的暂态电磁转距将激发起整个轴系的扭转振动。

机械设计基础学习如何进行机械结构的振动与噪声分析机械结构的振动与噪声分析在机械设计中起着至关重要的作用。

合理的振动与噪声分析可以帮助我们评估和改进机械结构的性能，提高产品的品质和可靠性。

本文将介绍机械结构的振动与噪声分析的基础知识和常用方法。

一、振动与噪声的概念振动是物体相对于固定参考点的运动，具有周期性和重复性。

在机械系统中，振动是由于动力激励引起的机械结构的摆动或震动。

噪声是由振动引起的空气或固体介质中的声波，会对人的听觉产生不适或危害。

二、机械结构的振动分析1. 振动模态分析振动模态分析是研究机械结构的固有振动特性和模态形态的方法。

它通过计算机模拟或实验测量，确定机械结构的固有频率、固有振型和固有阻尼等参数。

振动模态分析可以帮助我们了解机械结构的振动特性，发现潜在的共振问题，并为结构的优化设计提供依据。

2. 频响分析频响分析是研究机械结构在不同频率下的响应特性的方法。

通过施加不同频率的激励信号，测量机械结构的响应，得到结构的传递函数或频响函数。

频响分析可以帮助我们了解机械结构在不同频率下的振动响应情况，并找出引起振动问题的频率。

3. 振动响应分析振动响应分析是研究机械结构在外部激励下的振动响应特性的方法。

通过给机械结构施加外部激励，测量结构的响应，可以确定结构的动力特性，包括振幅、相位和频率响应等。

振动响应分析可以帮助我们评估结构的振动性能，发现和解决振动问题。

三、机械结构的噪声分析1. 噪声源的识别与评估噪声源的识别与评估是噪声分析的第一步。

通过测量和分析，确定机械结构中的噪声源，确定噪声的频率、振幅和声级等参数，了解噪声源对环境和人体的影响。

2. 噪声传递与控制噪声传递与控制是研究噪声在机械结构中传递和扩散的规律，并采取相应的措施来降低噪声的方法。

通过改变噪声的传递路径、减少结构的固有振动、采用吸声材料和隔声设备等方法，降低噪声对周围环境和人体的影响。

四、机械结构振动与噪声的控制方法1. 结构优化设计在机械结构的设计过程中，结合振动与噪声分析的结果，进行结构的优化设计。

机械振动与噪声培训课件1. 引言机械振动和噪声是机械工程中普遍存在的问题，在工程设计和运行过程中可能会引起许多负面影响。

本培训课件将介绍机械振动和噪声的基本概念、原因、评估方法以及控制与减少方法。

2. 机械振动概述机械振动是指物体在围绕平衡位置附近以一定频率前后运动的现象。

振动可以是自由振动、强迫振动和受迫振动。

•自由振动是指物体在没有外部干扰下的振动，如钟摆。

•强迫振动是指外部力对物体施加周期性作用力，导致物体振动。

•受迫振动是指物体受到多种外部力的影响，导致复杂的振动现象。

3. 机械振动的原因机械振动可以由多种原因引起，包括以下几个方面：1.不平衡：机械零部件的质量分布不均匀导致旋转装置出现离心力。

2.不对称刚度：机械结构刚度不均匀引起的振动，如不对称的轴、不均匀的杆件等。

3.不对称惯量：机械结构惯量分布不均匀导致的振动。

4.间隙与松动：机械零部件间隙过大或松动导致的振动。

5.动力激励：外部力对机械结构施加的激励力。

4. 机械振动的评估方法为了评估机械振动的程度和特性，可以采用各种评估方法，如频谱分析、时域分析、轨迹分析等。

•频谱分析：将振动信号通过傅里叶变换转换为频谱图，可以分析振幅随频率的变化情况。

•时域分析：直接观察振动信号的波形变化，可以分析振动的周期、振幅等参数。

•轨迹分析：通过观察物体运动的轨迹，可以判断振动的频率、相位等信息。

5. 噪声的概念和分类噪声是机械振动的一种表现形式，是指引起人们不愉快或损害健康的声音。

根据噪声的频率和强度，可以将噪声分为不同的类型，如以下几种：•环境噪声：来自于周围环境的各种声音，如车辆噪声、工业噪声等。

•机械噪声：由机械设备运行产生的噪声，如发动机噪声、风扇噪声等。

•结构噪声：由机械结构振动引起的噪声，如楼板踏步声、机械设备共振噪声等。

6. 噪声的评估和控制评估噪声的方法可以采用声级仪或频谱仪进行测量和分析。

根据噪声产生的原因和特点，可以采取不同的控制措施来降低噪声水平。