机械振动的影响

2021-03-15 23:08:08 4156

一、失效分析和振动严重性评价

在振动水平与机械可靠性之间存在直接的因果联系,振动是机械系统机械和结构部件中应力的指示一般说,对应一个系统,大的振动水平指示大的应力水平;对应很小量的周期性应力增加,疲劳寿命可显著降低。因此,有必要保证一个机械系统的振动状态尽可能的低。


过去发展了很多标准,对振动水平多大是可以接受的提供一般性指导。不管如何使用这些标准评价严重程度,机械部件(轴承、密封等等)的持续早期损坏、旋转部件或支持结构的灾难性的损坏,应当说明振动水平可能过大。另外,这些标准应限于在设备的轴承部位的振动测量,并没有考虑作为支持结构系统、或机器结构部件的严重程度标准。


二、固有频率,振型和模态参与


振动分析师经常面对的机械系统是复杂的部件装配,为了改善设计,控制动态力的幅值或振动响应的水平,必须理解这些系统的响应特性。为了研究一台机器及其支持结构和/或基础的振动响应所建立的数学和实验模型可能相当复杂,然而,在试图进行振动分析或设计控制振动的方法之前,理解机械系统对动态负载的响应的方式是非常必要的。


所有结构化的机械系统可以由质量和刚度的组合来表示,系统可以利用一系列质量体、弹簧和阻尼器来建模型。建模是用数学描述物理对象以便预测其动态行为的艺术和科学,必须认识到,建模的过程涉及物理系统的数字表示,它提供一个近似解。数字的近似精度取决于模型的适当性。


模态振型表示一个固有频率对一个动态力的灵敏程度,在多自由度系统中,不仅是动态激励频率接近固有频率的程度,而且动态力施加的位置相对于该有关固有频率模态振型的最大参与点的关系,决定系统振动的大小。如果一个动态力频率接近固有频率,并且施加的位置和方向与振型的最大运动一致,那么振动响应最大。相反,如果动态力施加在模态振型没有任何运动的位置,将没有共振放大响应。


三、通过改变动态力控制振动


当机械系统承受某种性质的外部动态力时产生振动。动态力,有时称为力函数,随时间变化,可以是简谐、周期性但非简谐、非周期但以定义的方式和随机。


激励响应分析,计算当一个结构化的机械系统受到动态载荷 (Fdyn) 的作用时产生的振动的量。单自由度振动系统的运动方程式:





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