[理学]第一章 振动学基础知识.ppt

二、自激振动的基本特点 1．频率特点 　自激振动频率与工作转速不符，而且与转速无线性的关系，一般是低于转子工作频率。由此可以看出，只有柔性转子或者刚性转子在柔性支承上才有可能发生自激振动。 2．自激振动时转轴的运动形态——涡动 　自激振动时，转轴一方面以高速旋转，另一方面以自激振动频率振动，因而使转轴产生了一种特殊的运动方式——涡动，理论力学中常称为进动，也有称弓形回转或甩转的。这时转轴除绕其轴线旋转外，轴线本身还在空间缓慢回转。 　力学上一般把涡动角速度与转速ω不相等的异步涡动简称为涡动，所以，以后当我们说到涡动时，如不特别注明，就仅仅是指异步涡动现象。 3．自激振动时，转轴的运动是不同频率的转动与涡动的合成，所以波形也不是单纯的正弦波，而是一频率对应于转动角速度ω的正弦波和另一频率对应于涡动角速度Ω的正弦波的叠加。 4．自激振动的振幅特点 　　总体来说，自激振动幅值与时间的关系分为收敛和发散两种，前一种随时间的推延，振幅逐渐衰减；后一种随时间延长，振幅愈来愈大。 　　但在实际机组上所发生的自激振动现象并非完全是这样，因前一种振动消失很快，对机组的安全不构成威胁。后一种开始的振幅可能增长很快，但增大到一定数值后就进入稳定阶段，但也可能在暂态和稳态阶段来回振荡。若振动系统提供给自激振动的条件充分，则自激振动很快进入稳定阶段，如图8-25所示。 5．轴心运动轨迹的特点 　　 　　所谓轴心运动轨迹是指轴心上一点相对于轴承座的运动轨迹，这一轨迹是在与轴线垂直的平面内，因此通过在该平面互为90o方向设置的涡流传感器，同时检测在x方向和Y方向的振动，从示波器上就可以观察到轴心轨迹的形状。 自激振动时，轴的运动是由不平衡响应引起的同步正进动与正向或反向涡动的合成，轴心轨迹具有各种奇特的形状。 　　图8-26为某电厂7号机组(200MW)在超速试验时，发电机6号轴承油膜振荡的轴心轨迹随转速的演变图。 电涡流传感器 第一章 振动学基础知识 第一节 振动及振动系统 一、振动的概念 世界上一切物质都是在运动着的，无非是运动形式各有不同而已。 振动：物体运动的一种特殊形式，其特点是某些物理量（如位移、速度、加速度、电流、压力等）在平均值上下两种状态之间的交变现象。 机械振动：物体在平衡位置附近随着时间所作的往复运动。 又由于小球有质量而具有惯性，要保持小球的原来运动状态，即在小球运动到平衡位置时，表现为要越过平衡位 继续运动。所以，在恢复力和惯性两个因素交替作用下，使单摆一直振动下去，这就是单摆振动的原因，也是其他相类似物体振动的原因。 当小球位于平衡位置M时，作用在小球上的重力与线拉力T相平衡。而当小球偏离到M时，P和T不在同一条直线上，它们不再平衡，两力的合力Q的方向指向平衡位置，就是这个Q欲使小球有返回到平衡位置的趋势，人们称此力为恢复力； 二、振动系统 我们研究各种工程振动问题的对象是振动系统 振动学研究的中心问题：就是振动系统、它所受的各种激励及所产生的响应这三者之间的关系。 为了研究实际机械系统诸如火力发电厂内的各种水泵、送引风机及汽轮发电机组等的振动特性，我们要用尽量简单的物理模型来表征它们，这类物理模型则称为振动系统。 构成这种振动系统力学模型的基本要素是惯性、复原性和阻尼。 惯性：就是使物体目前的运动状态持续下去的作用。 复原性：就是使物体的位置回到平横状态的作用。 阻尼：就是阻碍物体的阻抗作用。 上述由惯性、复原性、阻尼等要素构成的系统，是在外部激励的作用下发生振动。 振动系统对激励的反应称为响应。 振动学就是研究给定系统对激励的响应。 物体运动时，由于有各种各样的条件，其位置或速度大都受到限制，这就是所谓的约束条件。 物体在这种约束条件下运动时，决定其位置所需的最少独立坐标数称为该系统的自由度。 三、振动现象的分类： 按振动规律，可分为周期振动和非周期振动； 按产生振动的原因可分为自由振动、强迫振动、自激振动、参变振动； 按振动系统的参数特性有线性振动和非线性振动； 按振动系统的自由度数可分为单自由度、多自由度系统振动，以及无限多自由度系统即弹性体的振动。 汽轮发电机组上发生振动的种类尽管繁多，但是按振动原因来分只有强迫振动和自激振动两大类，强迫振动中由转子不平衡力所引起的振动约占90％左右。 第二节 周期振动与简谐振动 一、周期振动 振动按照它在时间域内的特征可分为周期振动和非周期振动。 若振动波形经过一定时间T后又具有相同的图像，即存在下列数学关系 式中n是整数，T是一个不等于零