机械工程测试技术10.5节.ppt

Textmasterformate durch Klicken bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,Klicken Sie,um das Titelformat zu bearbeiten,Page,*,第,10,章 振动的测量,10.5,振动检测方法及实例,10.5.1,振幅的测量方法,(1),读数显微镜法,1-,振动台；,2-,支架；,3-,显微镜；,4-,目标；,5-,振动体,读数显微镜测幅装置示意图,简 介,读数显微镜的目标刻划与测量,以测量出振动体的位移峰值,。,读数显微镜可以测量的振幅范围，主要是由读数显微镜的放大倍数来确定。,常用的有,0.5m,1mm,；,1m,1mm,；,50m,50mm,等几种类型,。,测量时，读数显微镜必须严格固定在不动的支架上。在振动体上安装一个能被照亮的目标，在此目标上划一细痕，或粘上一个贴有人造彩色蛛丝的微小反射镜，也可贴上一小块金刚砂纸，,在灯光照射下，反射光通过读数显微镜，,就可,10.5,振动检测方法及实例,简 介,GZ,型测振仪原理方框图,(2),电测法,CD-1,型磁电式速度传感器的输出电势正比于被测振动体的振动速度，,而且能提供比较大的测量功率。因此，针对配用磁电式速度传感器的,GZ,型测振仪就,不用设置阻抗变换器。,使用积分网络即,可测得振动体的位移,；使用微分网络则,可测得振动体的加速度,。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,10.5.2,振动频率的测量方法,（,1,）比较法,李萨如图形法,李萨如图形法振动测量频率的框图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,!,根据屏幕显示椭圆的形状来确定被测体频率。,录波比较法,录波比较法测量频率的测量系统框图,把被测振动信号和时标信号,（信号发生器提供一个等间距的脉冲信号，称为时标信号）,一起输入到记录和分析仪器,（如计算机中的数据采集卡）的两路，,再对该两路信号的周期（周期的倒数是频率）进行比较，从而确定被测信号的频率。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,见图,10-32,!,(2),直读法,直读仪器有两种：,指针式频率计和数字式频率计,。,原理：用传感器将振动信号转变成交变的电压信号，,再将这一电压信号输入到频率计，便可测出其频率。,直读法测频系统框图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,10.5.3,同频简谐振动相位差的测量方法,测量同频简谐振动,相位差的方法：,线性扫描法、,椭圆法、,利用相位计直接测量法（相位计法）等,。,目前通用的相位计有,指针式,和,数字式,两种。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,用相位计测相位差的测量系统框图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,此时，在相位计上显示出一个相位角数值，这就是 通道信号超前 通道信号的相位角。如果振动信号是由几个频率叠加而成时，就必须作滤波处理后再进行相位测量。,测量时，必须采用两个相同型号的压电式加速度计和阻抗变换器，并用同一台测振仪的两路来放大信号，最后将测振仪输出的两个信号分别接到相位计的 和 通道。,10.5.4,机械系统固有频率的测量方法,(1),固有频率和共振频率的定义,无阻尼单自由度振动系统 其运动方程为,有阻尼单自由度振动系统 其运动方程为,有阻尼单自由度受迫振动（激振力为 ），其稳态运动方程为：,10.5,振动检测方法及实例,简 介,稳态振动速度,稳态振动加速度,位移幅值,可以推断，在它的极值时取得最大值，则可求 的极值。,于是,解此式得,10.5,振动检测方法及实例,简 介,同理得，速度幅值的极值条件,加速度幅值的极值条件,共振：,指当激振频率达到某一频率时，,振动的幅值达到最大的现象。,振动的位移幅值、速度幅值和加速度幅值其各自达到极值（对单自由度系统来说，这里的极值就是最大值）时的频率是互不相同的，只有,“,速度共振频率,”,等于无阻尼固有频率。,由此可见，在简谐激振力激振的条件下，可以有三种,“,共振,”,频率，分别称之为,“,位移共振频率,”,、,“,速度共振频率,”,、,“,加速度共振频率,”,。但是，在小阻尼情况下，上述四种频率相差极小。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(2,),“,速度共振,”,相位判别法,“速度共振”相位判别法测量系统框图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,根据图像来判别共振的方法可分以下两种情况：,磁电式速度传感器判别共振,示波器的 轴与 轴上的信号分别为：,示波器上显示图像变化过程,如右图所示。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,共振时是,一条直线,激振信号,磁电速度传感器拾振、测振仪放大信号,示波器的 轴与 轴上的信号分别为：,示波器上显示图像变化过程,如右图所示。,压电式加速度传感器判别共振,10.5,振动检测方法及实例,简 介,共振时是,一正椭圆,激振信号,压电加速度传感器拾振、电荷放大器放大信号,10.5.5,阻尼的测量方法,系统的阻尼是很难直接测量的，人们往往,是通过测量,衰减系数,再来推算阻尼,。,(1),用有阻尼自由振动波形图来测量衰减系数,有阻尼自由振动波形图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,由波形可知其对数衰减比 为,衰减振动周期,振动波形图上量得 、三值，即可算出衰减系数比,若令 ，则,当阻尼比 较小时,10.5,振动检测方法及实例,简 介,单自由度直线振动系统，阻力系数为：,有阻尼单自由度扭振系统，阻力系数为,扭振系统对转轴的转动惯量,10.5,振动检测方法及实例,简 介,所谓振型就是振动时，系统中各质点的振幅比。,如简支梁：其振动位移表达式为：,10.5.6,振型的测量方法,简支梁与悬臂方板的振型图,10.5,振动检测方法及实例,振 型,下面介绍两种测量（或寻找）节点、节线的方法。,(1),细砂颗粒跳动法,这种方法只能找到处于水平面上的节线，故适用于板类被,测振动体的振型测定。,10.5,振动检测方法及实例,即将振动体激振，使其达到某阶共振，,在物体表面撒上细砂粒，只要振动加速度超过重力加速度,g,，,表面上的砂粒就会跳动，集中移动到节线附近。,从而显示出节线的位置和形状来。,(2),示波器测量法,用示波器测振型节点的测量系统框图,10.5,振动检测方法及实例,测量原理,节点（节线）上的位移、速度始终为零，,节线两边的位移、速度、加速度必反相。,当激振力的频率等于梁的某一阶固有频率时，,梁便以该阶（主）振型振动。,信号发生器产生的同一频率信号输入示波器的 轴，,将加速度传感器拾振信号通过,测振仪输入到示波器的 轴，,此时示波器的屏幕上出现椭圆图象。,当传感器放在梁上不同位置时，示波器的椭圆图象将发生变化，,如图所示。,10.5,振动检测方法及实例,用示波器测振型节点的测量系统框图,积分成速度信号,当传感器放在节点上时，椭圆变成了轴上的一条横线,，,当传感器放在节点左侧或右侧时，椭圆长轴的方位发生变化。,根据上述现象，只要将传感器在梁的长度方向逐点移动，,便可找到节点的位置。,图像随位置变化图形,10.5,振动检测方法及实例,10.5.7,振动检测实例,(1),轴的径向振动测量,探头安装示意图,在每个测点应安装两个传感器探头，两个探头分别安装在轴承两边的同一平面上，相隔,90,（,5,）,。通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧,45,，定义为探头（水平方向）和探头（垂直方向）。通常从原动机端看，探头应该在垂直中心线的右侧，探头应该在垂直中心线的左侧。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,系统结构示意图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(2),小轿车乘坐舒适性试验,原理：小轿车乘坐舒适性试验是通过液压激振台给汽车一个模拟道路状况,(,也称道路谱,),的激励信号，使汽车处于道路行驶状态。汽车驾驶座椅处的振动加速度可以通过一个加速度传感器来拾取，该信号经信号处理电路和振动分析仪的分析，就可以得到汽车的振动量值与道路谱的关系，为研究汽车乘坐的舒适性提供参考数据。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,小轿车乘坐舒适性试验的原理图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(3),用脉冲激励法测立式钻床振型,脉冲激励法简单方便，所用设备少,实验时间短，频响宽，并具有一定的精度。另外脉冲激励法对被测试件不施加刚度及质量约束，还便于从不同方向进行激励。,脉冲激励法测试系统框图,1,立式钻床；,2,冲击锤；,3,加速度传感器；,4,电荷放大器；,5,分析仪；,6,绘图仪,10.5,振动检测方法及实例,简 介,立式钻床固有振型,细实线表示未振动时钻床立柱的中心线。,10.3Hz,是整机摇晃振型,;,14.6Hz,相当于立柱下端固定，另一端自由的一阶弯曲振动；,49.5Hz,同样状态下的二阶弯曲振动；,70Hz,和,176Hz,是主轴箱中点为节点时的振型，,70Hz,为一阶，,176Hz,是二阶、,259Hz,是更高的振型。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(4),环境振动测量分析,火车驶过时引起的地表面振动，对两旁建筑的影响，可用压电加速度传感器进行测量。,火车引起地表振动的监测点分布图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,a,火车环境垂直振动频谱，测点路基,b,垂向振动；测点三楼,c,水平振动；测点路基,d,水平振动；测点二楼,火车振动频谱图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(5),车辆的振动测试与分析,传感器布置,1,、,2,、,3,、,4,、,5-,应变式加速度计,10.5,振动检测方法及实例,简 介,测量设备及系统,10.5,振动检测方法及实例,简 介,自功率谱图,由图可知，座椅振动的频率范围主要在,3Hz,以下。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,凝聚函数图,表示右后轮与座椅振动之间的关系,右后轮与座椅的振动之间的凝聚函数 的值都在,0.2,左右。说明座椅的振动主要不是右后轮引起的，左后轮振动对座椅振动影响也很小，其凝聚函数图未再画出。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,凝聚函数图,表示左前轮与座椅振动之间的关系,左前轮与座椅的振动之间的凝聚函数值 在,(0.2,1.3Hz),的频率范围内较大，达到,0.7,以上，可见在这个频率范围内左前轮处振动对座椅振动影响较大。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,凝聚函数图,表示右前轮与座椅振动之间的关系,右前轮与座椅的振动之间的凝聚函数值 在,(0,1.1Hz),和,(1.6,2.2Hz),的频率范围内达到,0.7,以上，在这两个频率范围内右前轮处振动对座椅振动影响较大。,10.5,振动检测方法及实例,简 介,(6),大型发电机组的振动监测,汽轮发电机组工况监测系统示意图,10.5,振动检测方法及实例,简 介,32#,作业：,10-3,、,5,、,8,、,9,