机械振动的运动量和常用测量方法课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《机械振动的运动量和常用测量方法课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械振动 运动量 常用 测量方法 课件
- 资源描述:
-
1、第三章第三章 机械振动的运动机械振动的运动量和常用测量方法量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法?在振动研究中,能够直接测量的主要是运动量,即振动位移、速度和加速度。在正常的工作条件下,这些量直接影响到机械的强度、寿命和工作效率以及操作人员的舒适性,在特殊情况下,振动运动量的信息可能预示结构故障和损伤。?从理论上说,位移、速度和加速度之间存在着简单而明确的关系,测量哪一个量是可以任意选择的。但在实际测量中,往往有许多因素是必须考虑的。31 概述机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法?一般说来,低频振动往往伴随着大的位移,直接选用位移计
2、可进行较为精确的测量。高频振动尽管位移较小,但加速度较大,选用加速度计较为合理。速度计因为有较高的灵敏度和便于信号放大而受到重视,它在测量中频振动时,有很高的精度,但近年来已逐渐被加速度计所代替。其原因是加速度计一般要比速度计轻得多,而且它有更大的动态范围和频率范围。在现代振动测量中,频率范围和动态范围是首要的条件。特别是在机械运行工况监测中,其运行信息存在于较广的频段内,其振动大小则在较大的范围内变动。此外,运用加速度计时,通过积分将加速度信号转变为速度和位移信号是较易实现的。若从速度计或位移计的信号经过微分来求得加速度,则要复杂得多,而且往往是不可靠的。31 概述机械振动的运动量和常用测量
3、方法机械振动的运动量和常用测量方法31 概述?虽然对于一般机械来说,因为较大的位移总在低频段出现,如果运行时激励频率较高,位移响应一般不大。但在旋转机械中,位移则是不平衡的重要指标。旋转机械的不平衡使轴承产生与转轴同频的较大的振动位移。因此,旋转机械的位移测量就变得甚为重要了。?速度有效值的测量经常用来评判振动的“烈度”。其原因在于振动速度直接与振动能量有关,常常被用来衡量振动的破坏性。对于几何相似的结构,以同样的模式振动时,相同量级的速度水平即意味着相同的应力状态。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法31 概述?作为时间的函数,振动运动量可有简谐振动、周期振动、随机振
4、动以及瞬态振动之分。简谐振动则是其中的最简单和最基本的振动形式,它的数学形式可表示为:)12sin()2sin()sin(?tTAfAtAx(3 1)式中:A为振幅;为圆频率;为初相位,上述参数称为简谐振动的三要素。简谐振动的测量就归结为测量振幅、圆频率(或频率)以及初相位这三个要素。其中的初相位总是相对于某一参考时间而言的。单独的一个简谐振动,若不计其初始参考时间或不与其他同频信号相比较,是无所谓初相位的。但在振动响应测量中,初相位的测量是十分重要的。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法31 概述?振动测量的另一种目标是寻求振动系统本身的动特性,称为动特性分析。对于单
5、自由度系统来说,其动特性可用其频响曲线来表达。而颇响曲线以数学表达式来拟合时,动特性分析则归结为动特性参数的试验识别。这些参数就是我们所熟知的质量、弹性系数和阻尼系数。固有频率虽然是与质量和弹性系数相关的导出参数,但由于它的重要性,历来都把它作为重要的动特性参数之一。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定法国科学家Jules Lissajousl875 年在法国巴黎科学院发表论文,阐述了运动方向互相垂直的两个简谐振动的合成运动轨迹,称为里萨茹图形。里萨茄图形可以用示波器很好地显示出来。只要在示波器的两个轴上分别加上简谐振动信号(转换成电信号),示波
6、器的荧光屏上便可显示出合成的运动轨迹。?里萨茹图形法机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法在示波器的x轴及y轴同时输入两个信号tYytXxymxm?sin)sin(?(3 2)当时,消去上式中的参量t,即可得到yx?222sincos)(2)()(?mmmmYyXxYyXx(3 3)上式是一个椭圆方程,椭圆的图像与两信号之间的相位差有关。当时,上式变为0?(3 4)0)(2)()(22?mmmmYyXxYyXx机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法式(34)表示一条直线,即(
7、3 4)0)(2)()(22?mmmmYyXxYyXx(3 5)mmYyXx?当时,式(33)变为2/?(3 6)1)()(22?mmYyXx上式的图像则是一个正椭圆。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法图31 两个同频简谐振动信号合成里萨茹图形机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法里萨茄原理也可以用作图的方法说明。图(31)表示了作图法的过程。图(32)给出了不同相位差时的里萨茹图形。图31 两个同频简谐振动信号合成里萨茹图形图32 不同相位差的信号合成的里萨茹图形机械振
8、动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法在方程(32)中,若,合成图形将不再是椭圆,而是更复杂的图形。但是只要两频率之比是一个正有理数,总能形成一个稳定的图形。图(33)为几个不同频率比时的里萨茹图形。一般的规律是:若图形与y轴的交点数为m,与x轴交点数为n,则频率比为yx?nmyx/?图33 不同频率比时的里萨茹图形机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法32 简谐振动频率的测定?里萨茹图形法图34 简谐振动频率测量的接线图左图是利用里萨茄图形测量简谐振动频率的接线示意图。振动体的振动信号经过传感器和放大器接到电子示波器
9、的Y轴输入端,而在X轴输入一个已知的周期信号,这个周期信号可由信号发生器提供。这时在电子示波器的显示屏上将形成里萨茹图形。若改变输入信号的频率,使里沙茹图形成为一个稳定的椭圆,那么这时从信号发生器上读得的输入信号的频率就是被测振动的频率。这种测量的精度主要取决于信号发生器的频率精度。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法在测量精度要求并不十分苛刻的情况下,用示波器来测量两个同频简谐振动的相位差是较为方便的。?为了利用示波器来比较两个振动信号的相位差,首先要将机械振动量转变为电量,转换过程中必须维持各量的原相位不变,或保证它们
10、的相位差不变。一、直接比较法机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法将被比较的两个信号接入同一台双迹示波器的两个垂直通道(图35)Y1 及 Y2 的输入端,这时荧光屏上得到两个振动波形,调节示波器的有关旋钮使两条曲线的时间轴互相重合,并将这两个波形的峰值调节到一样大小,如图(35)所示。根据所得波形图,就可以用以下两种方法来确定两信号的相位差:33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法一、直接比较法图35 直线比较法接线图及波形图机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法一、直接比较法(1)分别测出ab
11、及ac的长度,则相位差为(3 7)?360?abac?(2)量出振动波形的峰值A及两曲线交点M处的纵坐标值h,则(3 8)1)22(arctan21)(arctan222?hAhA?机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法式(38)证明如下:机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法二、椭圆法设有两个同频信号为?)sin(sin?tXytXxmm它们在示波器上形成的椭圆图象如图(37)所示。以x为参考信号,因此y信号落后x信号角。显然当t=0 时?sin)sin(mmXXy?图37 有一定相位差的两个同频信号
12、所形成的椭圆图象机械振动的运动量和常用测量方法垂直轴与椭圆的交点“4”,其坐标便是,椭圆垂直坐标的最大值便是。若将椭圆在垂直方向的高(“2”与“5”之间在垂直方向的距离)记为A,椭圆与y轴的交点“1”与“4”之间的距离记为B,则?示波器测试法二、椭圆法图36 椭圆法接线图?sinmY?mYAB/sin?)/arcsin(AB?或图37 有一定相位差的两个同频信号所形成的椭圆图象机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法二、椭圆法?应用上式计算相位差时一般不能确定 是领先还是落后的相位,只有当运动频率低于10Hz时,才能看出光点的
13、运动方向;如果光点逆时针旋转,则y轴上的信号落后于x轴上的信号。?当 450时,应用上述方法的测量误差将随 的增大而迅速增大,这是因为 sin 随着 的增大其变化越来越小。在700左右时,误差可达20。局限性机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法33 两个同频简谐振动相位差的测定?示波器测试法二、椭圆法改进方法图38 测量的刻度板刻度板采用透明胶片制成,贴在示波器的荧光屏上。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法34 振动系统固有频率的测定?固有频率和共振频率的概念一个单自由度系统,当它具有弱阻尼时,它的自由振动微分方程为0?kxxcxm?(3 9)
14、它的解为)1sin(2?tXexnt(3 10)X 和取决于初始条件。若t=0时,质量块的初始位移为,初始速度为,则可得0 x0 x?000222200201arctan)1()(nxxxnxxxX?(3 11)机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法34 振动系统固有频率的测定?固有频率和共振频率的概念)1sin(2?tXexnt(3 10)当时,上式化为)sin(?tXx0?其中,定义为单自由度系统的固有频率。机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法?实际的振动系统,在振动的过程中总是有能量消耗的,因此总是属于有阻尼系统。有阻尼的实际系统的振动,如果
15、没有外界能量的补给,振动必将逐渐趋于停止。在有外界能量补给的情况下系统的运动属于所谓受激振动问题。34 振动系统固有频率的测定?固有频率和共振频率的概念机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法假设能量的补给是通过外界傲振力来实现的。设频率为的外加作用力作用在单自由度有阻尼系统上,如图(39)所示。激振力的表达式为34 振动系统固有频率的测定?固有频率和共振频率的概念tFf?sin0?(3 10)图39 有阻尼的单自由度系统的受迫振动机械振动的运动量和常用测量方法机械振动的运动量和常用测量方法34 振动系统固有频率的测定?固有频率和共振频率的概念tFkxxcxm?sin0?(
展开阅读全文