振动控制

第6章 振动控制
6.1 振动的被动控制技术
6.1 振动的被动控制技术
由单自由度受简谐激励的振动系统的分析，得强迫 振动的振幅
B
F
k (1 2 )2 (2)2
共振时有
Bm ax
F 2 k
F cpn
6.1 振动的被动控制技术
B
F
k (1 2 )2 (2)2
Bm ax
F 2 k
F cpn
由以上两式可见，强迫振动的振幅取决于激励力幅值的大小 、频率比、系统的阻尼、刚度。在此基础上，可得到控制振 动振幅的主要因素。
6.1 振动的被动控制技术
在进行定性分析和判断时，保证机器使用安全可靠， 可以遵循两条基本原则：
（1）增加或减小约束以引起系统固有频率的变化。为了 调开共振区，可以设法改变自由度数来实现。在设计过程 中，自由度数量的划分、变化将使系统振动特性产生变化。 在已运行的机器中，由于各种原因造成不见的松脱或卡住 均会引起振动特性的变化，这在实际中都必须注意。
p1 p1
α α
A2 B2
p2 p2
V V
A0 B0
α影响系数
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四、实验装置
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虚拟测量仪器
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6.1 振动的被动控制技术
B
F
k (1 2 )2 (2)2
6.1.2 改变干扰力的频率与系统固有频率之比 使旋转机械的工作转数调开共振区，使系统处于非共振的
振动区，以达到减小振幅的目的； 一般情况下，机器转速的设计不可能随意变动，因此往往
工程振动与测试 第6章 振动控制
第6章 振动控制
研究振动的一个主要目的就是要进行振动控制，使 机械结构能满足预期的性能指标要求。
人们在各个工程领域中进行了大量的研究工作，包括 振源、传递途径、系统或结构的动力学特性、减振措施 等，这些都属于振动控制研究的范畴。
振动控制分为两大类:一类是振动的被动控制，另一 类则是把控制理论、电子计算机技术同机械振动理论与 测试技术相结合形成了振动主动控制的新技术。
a
HT H
其中H和HT分别为隔振前后传递到地基上 的力的幅值。
6.2 隔 振
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6.1 振动的被动控制技术
（2）改变系统的质量和刚度以对频率造成影响。改变刚 度就是改变系统的势能，改变系统的质量就是改变动能。 如果系统刚度增大而动能不变，则系统的各阶频率就会增 高。如果系统的质量增大而势能不变，则各阶频率就会降 低。 例如：为了调开火炮觉得射击频率，往往通过提高火炮托 架的刚度、身管的支持刚度来提高系统各阶频率使之远离 设计频率，而火炮系统的动能将保持不变。对有些系统， 则采用附加质量的方法，如对一些大型柴油发电机，采用 附加质量法降低系统的各阶频率，使系统频率远离激励频 率，而此时系统的势能将基本不变。
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三、实验原理（续3）
为此，先在转子上任意选定两个截 面I、II（称校正平面），在离轴线一定 距离（称校正半径），与转子上某一参 考标记成夹角处，可以分别附加一块质 量块（称校正质量）。如能使两质量的 离心惯性力与原不平衡转子的离心惯性 力系相平衡，那么就实现了刚性转子的 动平衡。
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α α
A1 B1
第6章 振动控制
对复杂系统或结构的振动问题仅靠设计是难以彻底解 决的，当产品制成后出现了不符合要求的振动，一个重 要的方法就是采取减振措施。
经典的减振措施:减振、隔振与阻振三大部分。
第6章 振动控制
目录
6.1 振动的被动控制技术 6.2 隔振 6.3 阻振 6.4 动力减振器 6.5 振动的主动控制技术
6.1 振动的被动控制技术
Bm ax
F 2 k
F cpn
6.1.1 降低干扰力幅值F 如对旋转组件的机械进行动平衡处理，包括在动平衡机
上及在现场进行动平衡处理以减小不平衡质量达到降低干
扰力幅值. 改变机器部件的某些结构，如柴油机的曲轴扭转振动，
改变曲轴配置，可以减小干扰力的功，即降低了强迫振动
幅值。
6.2 隔 振
回转机械、锻压机械等在运转时会产生较大的振动， 影响其周围的环境；有些精密机械、精密仪器又往往需要 防止周围环境对它的影响。这两种情形都需要实行振动隔 离，简称隔振。
隔振可分为两类。一类是积极隔振，即用隔振器将振 动着的机器与地基隔离开；另一类是消极隔振，即将需要 保护的设备用隔振器与振动着的地基隔离开。
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6.1 振动的被动控制技术
Bm ax
F 2 k
来自百度文库
F cpn
6.1.3 在机械结构内增加阻尼力
在机械结构内增加阻尼力使共振振幅与非共振振幅 降低，这可以通过在系统上加一个专门装置，如“阻尼 器”来实现，也可以粘贴适当的阻尼材料，即约束阻尼 层与自由阻尼层来减小振幅。
6.1 振动的被动控制技术
注意：
利用改变系统的结构来达到控制危险振动有时是不现 实的，因为部件的结构形式尚应满足其它性能的要求，而 这些要求有一些是与减振相矛盾的。
因此在设计新机械设备时，应进行全面优化设计，包 括结构动态特性的优化，这也是最重要最根本的。
对已投入运行的机械，或已经在使用着的机器，则应 根据具体情况进行减振处理。
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隔振器是由一根弹簧和一个阻尼器组成的模型系统。 在实际应用中隔振器通常选用合适的弹性材料及阻尼材料， 如木材、橡胶、充气轮胎、沙子等等组成。
6.2 隔 振
6.2.1积极隔振
振源是机器本身。积极隔振是将振源隔离，防止或减小传 递到地基上的动压力，从而抑制振源对周围环境的影响。积极 隔振的效果用力传递率或隔振系数来衡量，定义为
还可以利用专门的装置降低振动的幅值，如使用抗振器
，柴油机使用的多摆式抗振器就可以用来控制好几阶干扰
力矩.
采用两平面影响系数 法对一多圆盘刚性转 子进行动平衡。
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三、实验原理（续1）
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三、实验原理（续2）
刚性转子动平衡就是： 在Ⅰ、Ⅱ平面上加上
P1、P2质量，使离心惯性 力系的主向量和主矩的值同 时趋近于零。
是通过改变结构的固有频率来降低振动幅值的。 改变结构固有频率可通过改变刚度k或改变质量m来实现。
6.1 振动的被动控制技术
B
F
k (1 2 )2 (2)2
另一种方法是释放约束，使固有频率减小。在可能情况下， 有时可以通过改变机器的尺寸与零部件的形状，或者引入某些 弹性原件就可以协调刚度和质量，也可以利用抗震器来改变系 统的固有频率，而且使整个系统的振动特性发生变化。