清华大学：《测试与检测技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）振动测试必须掌握的基本概念

振动测试必须掌握的基本概念 ·写出一般振动的动力学方程,说明各项物理 意义 说明绝对振动和相对振动概念指出常用的 测试传感器及其基本原理 ·刚性转子和柔性转子概念 ·振动测试系统的特点和关键是什么? 说明固有频率和临界转速概念,什么是共振?

振动测试必须掌握的基本概念 • 写出一般振动的动力学方程,说明各项物理 意义 • 说明绝对振动和相对振动概念,指出常用的 测试传感器及其基本原理. • 刚性转子和柔性转子概念 • 振动测试系统的特点和关键是什么? • 说明固有频率和临界转速概念,什么是共振?

般单自由度振动系统 所谓单自由度系统就是 在任何时刻,系统的位置 只需要一个坐标就可以确 定,可以用一个方程就描述它的运动 mi+cx+hx=f sin( at) 为惯性项 cX 为阻尼项 kx 为弹性恢复项 fsin(ot)为外激力

一般单自由度振动系统 定，可以用一个方程就描述它的运动。 m  x  + cx  + k x = f sin(t) cx  kxm  x  为惯性项 为阻尼项 为弹性恢复项 f sin(t) 为外激力 •所谓单自由度系统就是 在任何时刻，系统的位置 只需要一个坐标就可以确 返回

多自由度系统振动方程 个具有n个自由度的强迫振动系统的典型方程可以 写做: 11 2 12 22 n2 k1k12 k k21k2 2 f2()

多自由度系统振动方程 • 一个具有n个自由度的强迫振动系统的典型方程可以 写做： 返回             =                         +                         +                         ( ) ( ) ( ) ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 2 1 f t f t f t x x x k k k k k k k k k x x x c c c c c c c c c x x x m m m m m m m m m n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n                      

绝对振动与相对振动 从工程测试角度振动分类只存在绝对振动和相对振动两种 形式 绝对振动测试传感器与结构一起振动,一般是结构振动或 地震等通常采用DP型机械振子传感器速度型和加速度 型 相对振动:测试传感器安装在相对静止的参考系上,一般是 运动物体相对于支撑的振动通常采用非接触电涡流位 移振动传感器

绝对振动与相对振动 从工程测试角度振动分类只存在绝对振动和相对振动两种 形式. 绝对振动:测试传感器与结构一起振动,一般是结构振动或 地震等.通常采用DP型机械振子传感器,速度型和加速度 型. 相对振动:测试传感器安装在相对静止的参考系上,一般是 运动物体相对于支撑的振动,通常采用非接触电涡流位 移振动传感器

刚性转子与柔性转子 刚性转子:设计运行转速在转子第一临界转速以下的转子 柔性转子:设计运行转速在转子第一临界转速以上的转子 共振概念当系统的外激干扰力的频率与系统某阶固有频率相近 时,系统的振动表现为很大(理论上无穷大,实际阻尼存 在振幅由有限值 固有频率:振动系统在一个突加外力干扰下产生振动如果没有 阻尼与其他约束系统将保持某一频率作简谐振动,这 频率只决定于系统的基本参数,该频率就称为系统 的固有频率,一般系统的固有频率由N阶

刚性转子与柔性转子 刚性转子:设计运行转速在转子第一临界转速以下的转子. 柔性转子:设计运行转速在转子第一临界转速以上的转子. 共振概念:当系统的外激干扰力的频率与系统某阶固有频率相近 时,系统的振动表现为很大(理论上无穷大,实际阻尼存 在振幅由有限值). 固有频率:振动系统在一个突加外力干扰下产生振动,如果没有 阻尼与其他约束,系统将保持某一频率作简谐振动,这 一频率只决定于系统的基本参数,该频率就称为系统 的固有频率,一般系统的固有频率由N阶

刚性转子与柔性转子 第三临界转速 弹性支承 第二临界转速 刚性转子最 第一临界转速 高工作转速 ∠∥∠∠∠∠∠∠ 刚性支承 支座刚度(对数坐标)

刚性转子与柔性转子

旋转振动测试系统的特点和关键 采样频率的确定是关键,键相信号与采样周 期确定也很重要 采样频率的确定要考虑表现振动系统最高 频率和最低频率,以及系统的激振频率(转 子运行转速,由于转子的转速频率就是外 力激振频率,具体采样频率确定:最高频率+ 考虑转速频率信号等相位周期采样 连续釆样周期确定:最低频率信号一个周期

旋转振动测试系统的特点和关键 • 采样频率的确定是关键,键相信号与采样周 期确定也很重要. • 采样频率的确定要考虑表现振动系统最高 频率和最低频率,以及系统的激振频率(转 子运行转速),由于转子的转速频率就是外 力激振频率,具体采样频率确定:最高频率+ 考虑转速频率信号等相位周期采样 • 连续采样周期确定:最低频率信号一个周期

共振(1) 对于简化的只受 偏心激励力作用 的转子,按单自 由度振动方程得mE 到的转子稳态解 是 sin( at-) k 2 48 转子的临界转速C转子的转速

共振（1） r m y • 对于简化的只受 偏心激励力作用 的转子，按单自 由度振动方程得 到的转子稳态解 是： sin( ) 4 (1 ) 1 2 2 2 2 2 2         − − + = t k m r y n n n 转子的临界转速  转子的转速

共振(2) 对系统中弹性势能项、阻尼项、惯性项 与外激力项随转速的变化情况的分析: ma ma 2 mo Q 临界转速前 临界转速 临界转速后

共振（2） • 对系统中弹性势能项、阻尼项、惯性项 与外激力项随转速的变化情况的分析：         临界转速前 临界转速 临界转速后

共振的概念 2 4 05 —2 当干扰力的频率接近系统固有频率时,振动迅速增 大,此时系统处于共振状杰 对于有阻尼系统,阻尼的耗能作用使共振振幅变小, 阻尼越大,共振振幅越小

共振的概念 n          n   返回 •当干扰力的频率接近系统固有频率时，振动迅速增 大，此时系统处于共振状态。 •对于有阻尼系统，阻尼的耗能作用使共振振幅变小， 阻尼越大，共振振幅越小