实验七 机械测.ppt

机械振动测试实验 实验预备知识: 机械振动的概念:是指物体在平衡位置附近所作的具有周期性的往复运动。 分类：按振动产生的原因，可分为自由振动和强迫振动；按自由度分，可分为单自由度、多自由度和无限多自由度；按参数特性分，可分为线性振动和非线性振动等。 震动和振动 一切随时间作周期性重复变化的物理过程统称“振动”。 振幅、频率、位相是振动的三大基本量。 震动：应该指突发事件，如地震，这个消息震动全国等。 振动：指连续不断的往复运动，如正弦振动，随机振动等。 共振：干扰力的频率等于系统的固有频率时，系统就发生“共振”。 固有频率：由系统本身的质量和刚度所决定的频率。n自由度系统一般有n个固有频率，按频率的高低排列，最低的为第一阶固有频率。它完全取决于系统本身的参数，而与运动的初始条件无关。人体的固有频率为7.5Hz左右，次声波武器就是利用频率低于20Hz的次声波与人体发生共振，使共振的器官或部位发生位移和变形而造成人体损伤以至死亡的一种武器。 自由度:是确定物体状态所需的独立坐标数。 静不平衡和动不平衡 静不平衡：主要发生在盘形转子上。其长径比L/D＜1/5。设半径r处，有一不平衡质量m，转子以ω旋转时，产生离心力F，称为静不平衡。 动不平衡：当转子比较长时，长径比L/D＞1/5，即使构件总质心与回转中心重合，离心力为零，但力偶M却不为零，这种既存在不平衡力又存在不平衡力矩的不平衡，称为动不平衡。 静平衡和动平衡 静平衡 :在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡。 动平衡 :在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面平衡。 实验1 三自由度系统固有频率和振型的确定 一、实验目的 通过三自由度弦的横振动，加深对多自由度系统振动特点的了解。 二、实验要求 1、测定各阶固有频率； 2、绘出各阶相应主振型。 三、实验装置 如图1所示，本实验的模型是用三个钢质量块（集中质点）C、D、E，按相同距离l/4固定在张力不变的钢丝上，钢丝张力经T由重量为G1的重锤产生。 将磁电式拾振器接入信号发生器输出端作为激振器使用。当信号发生器对拾振线圈通以正弦电流时，在间隙δ中产生交变激振力，使系统发生振动，振动测量由传感器接入测振仪显示。 四、实验方法 拾振器对准钢质量块C，保持δ＝4～5mm的间隙。激振信号频率从低于20Hz逐步增加，一直达到系统第一固有频率f01时，产生共振，质点的振幅急剧增大，此时测量D、E两点的振幅，并由光线示波器来反映频率的变化。依次逐步继续增加频率，可以得到三个固有频率和三个主振型。 将实验结果记入图2中。 五、问题讨论 1、如果改变弦的张力大小，各阶固有频率是否改变？各阶振型形状是否改变？为什么？ 2、三自由度系统振动有哪此特点？ 实验2 无限多自由度系统――弹性体振动实验 一、实验目的 通过悬臂梁的横振动，观察了解弹性体（即无限多自由度系统）振动的特点，巩固所学的理论知识。 二、实验要求 1、测定前三阶固有频率； 2、绘出前三阶固有频率对应的主振型。 三、实验装置 如图3所示，实验模型是一个矩形等截面悬臂梁。将磁电式拾振器接入信号发生器功放输出端作为激振器使用，拾振器端面对准悬臂梁距固定端等于l/4的距离上，保持δ≈3mm的间隙。在距固定端l/2和l 的位置，分别装上传感器测量振动幅值，由光线示波器可观察频率的变化。 四、实验方法 从小于20Hz开始，逐渐增加信号发生器输出的正弦信号电流频率，至观察到悬臂梁产生共振，记下频率和振型。继续增加信号发生器频率至第二阶、第三阶共振频率，分别确定相应的固有频率f02、f03和主振型。将实验结果记入图4中： 五、问题讨论 弹性体振动有哪些特点？分析方法与有限多自由度系统有什么不同？ 实验3 转子平衡试验 一、目的要求 在运行条件下确定转子静不平衡量的大小和方位，学会一种盘形转子平衡的实用方法。 二、实验装置 图5　转子平衡试验装置 如图5所示，由单相异步电机偏心质量盘的不平衡力激励横梁振动。因此选该偏心盘作为平衡的校正平面。盘在校正半径为r的圆周上均布有12个M5的螺孔，以便安装不平衡重量G0和试验不平衡重量G。 三、实验方法 1、首先对偏心盘进行尽可能精确的预平衡（一般已经平衡好了）； 2、在任意位置β＝α（α可取为30o、60o、120o、150o等）预置已知的不平衡量G0。