学文网机械振动篇1
A. 1/3秒 B. 8/15秒 C. 1.4秒 D. 1.6秒
2. 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为[x=5sinπ4t]cm，关于质点的运动，有（ ）
A. 质点做简谐运动的振幅为10cm
B. 质点做简谐运动的周期为4s
C. 在[t=]4s时质点的速度最大
D. 在[t=]4s时质点的加速度最大
3. 如***1，从某时刻[t=0]开始计时，甲***为一列简谐横波经1/4周期的部分波形***，乙***是这列波中某质点的振动***象，则若波沿[x]轴（ ）
甲 乙
***1
A. 正方向传播，***乙可能为质点[A]的振动***象
B. 正方向传播，***乙可能为质点[B]的振动***象
C. 负方向传播，***乙可能为质点[C]的振动***象
D. 负方向传播，***乙可能为质点[D]的振动***象
4. 若物体做简谐运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 物体每次通过同一位置时其速度相同
B. 物体通过平衡位置时所受合外力一定为零
C. 物体的位移增大时，动能减少，势能增加
D. 若简谐运动的振幅减小，则振动的频率增大
5. 有一个正在摆动的秒摆，若取摆球正从平衡位置向左运动时开始计时，那么当[t=]1.2s时，摆球（ ）
A. 正在做加速运动，加速度正在增大
B. 正在做减速运动，加速度正在增大
C. 正在做加速运动，加速度正在减小
D. 正在做减速运动，加速度正在减小
6. 将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如***2，某同学对此***线提供的信息做出了下列判断，正确的是（ ）
[0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4][2.1
2.0
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4]
***2
A. [t=]0.2s 时摆球正经过最低点
B. [t=]1.1s时摆球正经过最低点
C. 摆球摆动过程中机械能守恒
D. 摆球摆动的周期[T=]1.2s
7. 在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器. 两个扬声器连续发出波长为5m的声波. 一同学从该跑道的中点出发，向某一段点缓慢行进10m. 在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（ ）
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8
8. 蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，当丝网的振动频率为[f=200Hz]左右时，网的振幅最大. 对于落在网上的昆虫，当其翅膀振动的频率为 Hz左右时，蜘蛛能立即捕捉到它. 如果该丝网共振时的最大振幅为0.5cm，试定性画出其共振曲线.
9. 大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和 ，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 .
10. 弹簧振子以[O]点为平衡位置在[B、C]两点之间做简谐运动，[B、C]相距20cm.某时刻振子处于[B]点，经过0.5s，振子首次到达[C]点，求：
（1）振动的周期和频率；
（2）振子在5s内通过的路程及5s末的位移大小；
（3）振子在[B]点的加速度大小跟它距[O]点4cm处[P]点的加速度大小的比值.
11. 有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度. 已知该单摆在海平面处的周期是[T0]. 当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为[T]. 求该气球此时离海平面的高度[h]. （把地球看做质量均匀分布的半径为[R]的球体）
[***3]12. 如***3，空间同一平面上有[A、B、C]三点，[AB=5m]，[BC=4m]，[AC=3m]，[A、C]两点处有完全相同的波源，振动频率为1360Hz，波速为340m/s，则[BC]连线上振动最弱的位置有几处？
13. ***4为一简谐波在[t=0]时刻的波形***，介质中的质点[P]做简谐运动的表达式为[y=Asin5πt]，求该波的波速，并画出[t=0.3s]时的波形***.
[1 2 3 4 5]
***4
14. 公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，如果该超声波被那辆轿车反射回来时：
①巡警车接收到的超声波频率比发出的低.
②巡警车接收到的超声波频率比发出的高.
以上两种情况说明了什么问题？
15. 如***5，实线是某时刻的波形***，虚线是0.2s后的波形***.
[2 4][-4 -2]
***5
（1）若波沿[x]轴负方向传播，求它传播的可能距离；
（2）若波沿[x]轴正方向传播，求它的最大周期；
（3）若波速是35m/s，求波的传播方向.
16. 如***6，[A、B]两物体的质量都为[m]，拉[A]物体的细线与水平方向的夹角为30°时处于静止状态，不考虑摩擦力，设弹簧的劲度系数为[k]. 若悬线突然断开后，[A]在水平面上做周期为[T]的简谐运动，当[B]落地时，[A]恰好将弹簧压缩到最短，求：
***6
机械振动篇2
根据机械加工中振动产生的原因可以将振动分为受迫振动和自激振动两种，振动有不同的类型，产生振动的条件也大不相同，消除不同振动的措施也不同。
1解决受迫振动的措施
消除受迫振动产生的条件有减小激振力、调整振源的频率、采取隔振措施和增加系统阻尼四种方式。
第一，激振力由回转不平衡质量引起，减少激振力的本质是减少回转元件在离心力影响下产生的惯性和冲击力，满足机床上高速回转零件对动平衡的要求，保证传动元件和传动装的运行精准度不受振动的影响，保证传动始终处于平衡状态，分离机械设备的动力装置和机床。减少激振力可以采用在转速超过60rad/min的回转元件安装自动平衡装置、提高传动装置和传动的稳定性来实现。
第二，而调整振源的频率是通过改变传动比的方式防止振源和加工设备产生共振。常用的方法有调节激振力频率、拉大工艺系统部件固有频率和共振区频率的差异、调节加工系统运动参数等方式。
第三，隔震措施可通过安装隔震或者在振源处安装吸振设施来实现，通常有主动式隔离和被动式隔离，主动式隔离是防止机内振源对机床干扰，而被动式隔离是采取挖防振沟、垫弹性橡胶等方式防止振动由地基传至机床。
第四，增加系统阻尼的本质是提高机械设备运动的刚度和振动稳定性的有效性。可以通过适当预紧滚动轴承、在零部件臂中加入高阻尼的材料、在加工系统的有关部件表层喷涂高内阻的黏性材料、加装电流变液阻尼器等方式，而提高系统的刚度可以通过提高设备结构的刚度来实现。
2解决自激振动的措施
自激振动也叫颤振，和受迫振动相比，自激振动的频率更高，振动也更加强烈，而且自激振动的产生多有零部件的切削过程产生，因此，消除自激振动要从重叠系数、刀具的几何参数、切削用量以及设备和刀具的位置四个方面入手。
首先，自激振动和重叠系数有关，而重叠系数的大小受加工方式、刀具几何形状以及切削用量的影响，因此，减小重叠系数也只需要通过改变切削用量以及刀具的几何方式就可以实现，从而有效提高刀具切削的稳定性能。
其次，合理选择刀具的几何参数。刀具的几何参数中，主偏角对自激振动的影响最大，加工零部件过程中可以适当增加主偏角或前角，减小后角，以降低振幅。但是过度减小后角，反而会增加自激振动。
第三，合理选择切削用量。选取较大的进给量和较小的切削深度可以减少自激振动，如果零部件没有特殊加工要求，可使用高速或低速的切削方式，以防出现自激振动。
此外，如果加工表面可以允许有一定的粗糙程度，可以采用选取较大进给量的方式预防自激振动。最后，合理安排机床和刀具。可以通过合理选择刚度比和方位角度，以提高加工系统的抗振性能，降低自激振动。
二、结束语
机械振动篇3
关键词：机械振动；机械加工；受迫振动；自激振动
一、机械振动的分类
在机械的加工和生产中，机械设备和加工过程都会产生振动。机械振动是带有周期性的，在机械设备的切割操作中，刀具与工件中间在进行切削运动时，也会产生相对运动。很多管理者认为降低切削用量可以减少机械振动，减少摩擦。但这样就无法正常发挥机械加工的工作性能，限制生产效率，并且对刀具和设备本身的耐用度有所削弱，从而减少了使用寿命。性能的制约还会使机械设备在进行加工操作时发出造成，形成噪音污染。经过长时间的生产实践，可将机械振动分为三类，分别是：受迫振动、自激振动和自由振动。接下来我们会逐一的进行分析和介绍。
二、机械加工中的受迫振动
1、受迫振动产生的原因
受迫振动主要是受到外界的激励而产生的持续不断的振动，共振是属于受迫振动中的另一特殊属性。其中，受迫振动又包括瞬态振动和稳态振动两种振动模式。在机械加工过程中随某一时间变化而发生变化的振动被称为是瞬态振动，但此种振动持续时间短；需要通过外界的能量补充，并且能够作持续同等振幅的振动叫做稳态振动。这种受到周期性影响而产生的振动，是由于机械系统外部或内部的某种激振力作用，从而产生的振动。激振力的产生也是源于以下几方面原因：
1）高速回转存在不平衡
机床上的高速回转的零件有很多，例如卡盘和工件、主轴、电动机转子、磨床的砂轮、带轮等，就是因为零件的不平衡而产生激振力F（也叫离心惯性力）。
2）机床传动存在误差
机床传动当中的齿轮组，由于制造误差、装配误差产生了周期变化的激振力。另外还有：液压传动中油液脉动、轴承滚动体尺寸差、皮带接缝等因素都可以引起机械加工工艺系统中的受迫振动。
3）切削过程存在不均匀
切削过程是间歇的，例如车削、拉削、铣削带有键槽断断续续的表面，周期性变化的切削力被间歇切削引起了，随后激起振动。
4）外部振源方面
由一些相近的设备（例如龙门刨、冲压设备等等）工作过程中由地基传来强烈振动，整倍数（或者相同）频率的受迫振动由工艺系统产生了。
2、受迫振动的控制措施
先找出振源，然后采取适应的措施控制就能消除机械加工中的受迫振动。
1）避免激振力的频率与系统的固有频率接近，以防止共振
在机械加工过程中可采取改变主轴的转速或更换电动机的转速，来避开共振区域或用降低结合面的粗糙度、提高接触面精度或消除间隙、提高接触刚度等方法来提高系统的刚度和固有频率。
2）采取隔振加以控制
在机械加工过程中可把机床与液压部分分开；也可使机床的床身与电机采用柔性联接，从而隔离电机自身的振动；还可以用木材、厚橡皮将地基与机床隔离；还可以采用液压缓冲装置来减少部件换向时的冲击；还可以用防振沟阻隔地面和设备的基础的联系防止周围振源通过基础和地面传给机床。
3）减小或者消除振源的激振力
对转速在每分钟600转以上的零件就一定要经过平衡，特别是高速旋转的机械零件，因其工作时表面磨损不均匀和本身砂粒的分布不均匀等原因，很易造成主轴的振动。因此对于一些新更换的砂轮，我们必须进行修整前、后的两次平衡。在机械加工过程中齿轮的制造精度、装配精度都必须得到提高，提高齿轮的工作平稳性精度尤为重要。最终，减少由于周期性冲击引起的振动，减少噪声；另外，提高滚动轴承的制造精度、装配精度，减少由于滚动轴承缺陷引起的振动。
三、机械加工中的自激振动
自激振动是不受到外界的干扰和控制，机械设备在进行加工的过程中系统自身产生的振动，也被称为自振。这种非线性振动，除了系统本身具有振动特点之外，还具有非振荡性能源、调节环节和反馈环节。因此在没有外界能量激励的情况下也可以产生一种稳定的周期性振动。自激振动与初始条件之间不存在任何的牵绊关系，振动的频率也与系统自身的振动频率相接近。
1、自激振动的特点自激振动是一种不衰减的振动
振动过程本身能引起周期性变化的力，此力可从非交变特性的能源中周期性地获得能量的补充，以维持这个振动。到目前为止尚无完全成熟的理论来解释各种情况下发生自激振动的原因。目前克服和消除机械加工中的自激振动的途径，仍是通过各种实验，在设备、工具和实际操作等方面解决。
2、控制自激振动的途径
1）合理选择切削用量。切削用量是指切削速度、进给量和切削深度三者的总称。切削速度对刀具寿命有非常大的影响提高切削速度时，切削温度就上升，而使刀具寿命大大缩短.加工不同种类、硬度的工件，切削速度会有相应的变化。
2）合理选择刀具几何角度。基本角度分别是在正交平面内的前角、后角；在切削平面内的刃倾角；在基面内的主偏角、副偏角。派生角度是刀尖角、楔角。因为前角、后角和楔角之和等于90°。在不同的测量面内，都可以定义前角或后角。例如：在正交平面、法平面、切深平面、进给平面内都有其对应的前角和后角。
（1）阻尼器的原理及应用阻尼器是利用固体或液体的阻尼来消耗振动的能量，实现减振。阻尼器的减振效果与其运动速度的快慢、行程的大小有关。运动越快、行程越长，则减振效果越好。故阻尼器应装在振动体相对运动最大的地方。
（2）吸振器的原理及应用吸振器又分为动力式吸振器和冲击式吸振器两种：①动力式吸振器它是利用弹性元件把一个附加质量块连接到系统上，利用附加质量的动力作用，是弹性元件加在系统的力与系统的激振力相互抵消，以此来减弱振动；②冲击式吸振器它是由一个在壳体内自由冲击的质量块和一个与振动系统刚性连接的壳体组成的。每当机械系统发生振动时，由物体往复运动冲击壳体消耗了振动的能量，所以可减小振动。
3）合理调整振型的刚度比，提高加工系统动态特性
（1）提高加工系统的刚度
提高加工系统的刚度，特别是薄弱环节的刚度，便可有效提高机械系统的稳定性。对滚动轴承施加预载荷、提高各零件结合面间的接触刚度、镗孔时镗杆加上镗套、加工细长轴时采用中心架或跟刀架等等措施都可提高加工系统刚度。
（2）增加加工系统的阻尼
加工系统的阻尼来源于结合面上的摩擦阻尼、工件材料的内阻尼（材料内摩擦产生的阻尼称内阻尼）及其它附加阻尼。不同材料的内阻尼不同，机床床身、立柱等大型支承件一般用铸铁制造，因为铸铁的内阻尼比钢大。有时我们还将阻尼的大材料附加到内阻尼比较小的材料中去，借以增大零件的内阻尼，从而抑制自激振动。
四、结束语
机械加工是目前我国机械发展的重要环节，也是促进机械制造行业发展的坚实基础。因此对机械振动的治理和控制是机械加工过程中需要重视和解决的问题。综上所述，对机械振动的类型进行了简单的概述，并且针对不同的振动类型，提出了不同的机械振动的改造对策，做到了有效的减少机械振动，同时也为提高机械加工工件的总体性能和质量起到了决定性的作用。
参考文献：
机械振动篇4
1 前言
在机械的振动中，有些振动是难以避免的，但是作为工作人员，我们需要做的是减小机械振动，从而提高农业机械在运行中的性能。
2 农业机械发展现状
现代农业机械降低振动与噪声，可以提高农业机械的零部件寿命，并且可提高工人工作时的舒适程度。采用合理的减振措施已成为现代农业机械设计及新技术开发研究的一个重要方面。要解决上述问题应了解并掌握形成振动与噪声的主要激励源，单自由度及多单自由度振动的基本振动特性隔振的原理及参数的优化，以及采取什么样的有效方案减小振动和降低噪声。通过对农业机械系统的常用动力部件发动机引起振动的原因加以分析，明确该种振动产生的根本原因，并且建立隔振系统的力学模型。
3 常见农业机械振动原因的综合分析
常见农业机械振动原因主要有以下几个方面。
（1）压缩机和涡轮机等的叶片往往要受到各种气体周期性的激励作用，当激励力的频率与叶片或其机构的固有频率相一致时，机构将会产生共振，进而发生严重的振动，造成叶片折断事故，严重影响机械的安全运转。
（2）当支承采用滚动轴承时，由于旋转运动和滚动轴承本身的原因产生各种振动，而且这些振动不可能由其自身运动而得到削减。
（3）农业机械的动力装置采用各种发动机时，由于发动机的曲轴旋转运动，作用在其上的周期性变化的切向力和径向力将会使曲轴产生扭转振动和弯曲振动。一般情况下弯曲振动不会发生共振，但扭转振动对机械的破坏很严重，必须加以重视。
（4）当农业机械常用齿轮传动装置重载高速传动时，齿轮传动装置的振动问题变得更加严重而且产生大的噪音，甚至可破坏传动部件。
3 农业机械的减振方法研究
3.1 重视安装、布置中设备与振源作用力的相互位置 不论是在有振源扰动的基础上安装、布置设备，还是象自行式工程机械、作业车辆等这些本身带有振源（如发动机等）的车身上设置架乘坐椅或电子仪表器具，都力求将振源的激振力响应，衰减到预定的要求之内。为避免设备引起藕合振动，除了前述要合理对称布置弹性支承外，还需要重视安装布置中设备（或车身、坐椅和仪表板盘等）与振源作用力相互位置。因为这也是消除和弥补结构中薄弱环节、增强机械结构抗振能力，大幅度减小激振响应的重要方面。但是实践中对这一点常常不能引起足够的重视，为此，举一实例，加以计算分析，说明其重要性。
3.2 合理选择有关参数，改善设备的动态特性 我们知道，振幅和频率是反映机械系统振动特性的两个重要参数。根据振动理论，激振力和位移的传递又都与频率有关，显然振幅和频率间也存在内在的联系。频率分固有频率。和激励频率。激励频率在多数工况下，要么是工作任务要求所确定的（如在某一确定的转速下工作），要么是随机的、无法控制的（如自行式设备由地面不平度引起的激振）。而固有频率。，则源自于产品的结构和设计，主耍由质量、质摄分布、质心位登、刚度，及轴距等多个因素影响和多个因家的交互作用所确定“，。因为固有频率。二Lk，其值正比于“，反比于。，且通常悄况下，激励频率高于固有频率。振动规律告诉我们，当频率比”厅（AM），即进人隔振区，使振动传递系数
3.3 弹性支承对称布置，避免A合振动 机械设备的安装，都离不开弹性支承，用以隔离激振的传递或橄振的响应。但着弹性支承布f不当，划易引起拐合振动。
4 发展农业机械研究意义
农业机械是农业设施装备的基本组成部分，是建设现代农业的重要物质基础。现代农业是从农业机械推广应用的基础上发展起来的，农业机械化是农业现代化的重要标志，就是从这个意义上讲的。农业设施装备，从狭义上讲就是农业机械装备，从广义上讲，涵盖了农业机械装备制造、农业机械的推广使用、配套设施建设和农机社会化服务体系建设等各个方面。农业机械已广泛应用于农业生产的各个环节和各个领域，不仅在加快推进粮食作物生产全程机械化，还积极发展经济作物生产机械化，进一步提高畜牧业、渔业、林果业、设施农业、农产品加工业机械化水平；不仅大力推动农作物耕种收环节机械化，还推动种子处理、灌溉、植保、烘干、贮藏等各个生产环节的机械化，全面提高农业的产前、产中、产后等各领域机械化水平。农业机械化的快速发展已成为提升现代农业设施装备水平的推动力，促进了农业集约生产、安全生产和可持续发展。
5 结束语
总之，机械化农业生产是未来农业生产的必然发展趋势，我们应该在应用农业机械的同时不断地对其进行一系列的改善，尤其是农业机械的振动方面的改善，从而优化农业机械的性能。
参考文献：
机械振动篇5
关键词 振动机械设备；振动电机；振动筛
中***分类号：TB535 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0086-01
常见的振动机械设备有三种，一种是振动电机作为简单可靠而有效的激振源，利用振动电机在振动体上不同的安装组合形式，产生不同的振动轨迹，因而有效完成各种工作的振动机械设备。第二种是用电磁振动产生激振力进行工作的机械设备。第三种是用普通电动机带动激振装置产生激振力而完成各种工作的机械设备。
1 单个振动电机作为振动源的振动机械设备
这种机械主要由直线型刚性体、弹簧、振动电机构成。单个振动电机固定在刚性体的上部或者下部，刚性体上部或下部安装有弹簧，振动电机工作时带动刚性体在弹簧上产生周期性振动。采用这种结构方式的设备有单电机振动输送机、直线振动筛，这种振动结构要求振动电机旋转轴的垂直中线通过刚性振动体的质心。这种结构的振动机械振动不平稳，特别是设备启动和停止时会产生很大的振幅。作为振动筛和振动输送机使用时，振动体要有一定的倾斜角度。
2 两个振动电机作为振动源的直线振动机械
1）此种振动机械是由直线型刚性体、弹簧、2个振动电机构成。这种结构的设备振动电机成对使用并且安装角度相同，振动电机安装在刚性体的上部、下部或两侧，振动电机与刚性振动体成一定角度，振动电机轴中心线与刚性振动体垂直中心线成35°-55°角，并且两振动电机转轴中心线的垂直中心线通过刚性振动体的质心。
使用两个振动电机的直线振动设备的振动轨迹在水平面及垂直面上的投影都是直线，这种振动形式为直线型振动。安装在这种振动机械机体上的两台振动电机型号相同，同时两个振动电机转轴处于互相平行的位置，运行时电机转向要相反，这样两台电机运转必然同步，机体产生直线形振动。
2）直线型双振动电机振动机械应用十分广泛，主要有直线振动筛、直线振动输送机。
直线振动筛有多种结构，主要用于物料的筛分，分级、分选。
直线振动筛一般布置一层或多层筛网，工作时由于振动电机激振作用和弹簧的弹性缓冲作用，使物料在筛网上被抛起，同时向前作直线运动，物料通过多层筛网产生数种规格的筛分物分别从各自的出口排出。具有结构简单、自动排料等优点，十分适合于流水线作业。直线振动筛使用时振动电机激振力较大。为了防止物料堵塞筛孔，直线振动筛必须采取防止筛孔堵塞措施，常见的方法为在筛片下部加装弹性球。直线筛工作时弹性球将堵在筛孔的物料弹出以防止堵筛。
3）直线振动筛也广泛用于物料的分级，用于分级的直线筛基本原理与直线筛的筛分相同，通过不同种筛孔将物料按大小形状分级。用于分级的直线筛有如下缺点，如果分级精度要求高，振动电机的振幅减小会加重筛孔的堵塞程度。
用于筛分、分级的直线振动设备广泛应用于粮食、食品、冶金、化工等行业。
4）用于物料分选的直线振动筛与用于筛分和分级的直线振动筛工作原理有些不同，分选的直线振动筛结构与用于筛分和分级的直线振动筛形状基本相同，但筛体工作时与水平面成15°-25°角度。筛片为表面带有鱼鳞型凸起的单层筛片，工作时根据物料的不同在筛体中部或偏上部入料，振动电机和弹簧的振动作用将物料斜向上抛起，由于物料比重和颗粒大小的不同，比重大颗粒小的物料沿着筛体表面向上运动，颗粒大比重小的物料向下运动，从而实现物料的分离。这种振动设备在粮食加工行业应用较多，例如葵花籽脱壳后葵花仁与未脱壳葵花籽的分离，花生脱壳后花生仁与未脱壳花生籽的分离，荞麦脱皮后荞麦仁与未脱皮荞麦籽的分离等。用于物料分选的振动设备一般体积不是很大，在分选过程中如果加上风选设备效果会更好。
3 由振动电机作为振动源的圆周振动设备
由振动电机作为振动源的圆周振动设备的振动体为圆形。单电机作为振动源时，振动电机安装在圆形振动体的中心位置。使用双振动电机作为振动源的圆周振动设备，振动电机安装在振动体偏下部同直径的圆周上。
这种由振动电机作为振动源的圆周振动设备的振动轨迹在水平面上的投影是一圆或椭圆，其振动形式称为旋振动。由单振动电机激振的振动机械可产生旋振动，其振动形式则由振动电机两端偏心铁的夹角而定。两台振动电机安装在圆周振动设备两侧，使其转轴呈一设定的角度，此种方式振动机械也可产生旋振动。
圆周振动设备中单振动电机和双振动电机垂直放置时，物料呈平面圆周运动，用于圆周振动筛时，通过设置不同的筛网和筛片实现物料的筛分。
圆周振动设备使用双电机，电机轴线与垂直方向成25°-45°角度时，振动体上的物料作螺旋向上运动。使用时两个振动电机垂直中心线通过振动体中心线。振动体工作时，两振动电机转向相同。双振动电机的圆周振动设备一般应用于物料的筛分，用于分级设备使用时效率较低。双振动电机的圆周振动设备的另一个重要应用是螺旋振动提升机，螺旋振动提升机使用时，直径不宜过大，高度不宜过高。
4 电磁振动设备
电磁振动设备是使用广泛的一种振动设备，它利用电磁铁的吸合原理，加上弹簧的作用产生振动。电磁振动设备常见的是电磁振动给料机，是冶金、矿山、煤炭、粮食、食品等行业实行流水作业自动化的必备设备。
5 使用普通电机的振动机械
这类机械主要由刚性振动体、激振器、支撑或悬挂弹簧装置、电动机组成。
激振器由偏心轴或者偏心轮构成。工作时电机通过皮带传动带动偏心轴或者偏心轮的主轴旋转，由于偏心轴或偏心轮的偏心作用，并在弹簧的弹性作用下产生规律性的振动。
使用普通电机的振动机械多用于直线振动筛，和振动电机带动的直线筛相比，此类直线振动筛的特点是振幅大，频率小。因此此类设备多用于物料的筛分和分级，使用中筛孔的堵塞程度低于振动电机带动的直线筛。使用普通电机的振动机械主要用于矿山、煤炭、冶炼、建材、耐火材料、轻工、化工、医药、食品等行业。
6 结束语
正确选用振动机械设备，合理配置企业工艺生产线，有利于提高企业效益。
参考文献
[1]刘海星.选煤机械[M].北京：煤炭工业出版社，1994.
机械振动篇6
【关键词】轧钢机械;振动监测;故障诊断
轧钢机械是轧钢厂中至关重要的机械设备，是一种大型的旋转机械。人们在长期的实践与观察中发现，轧钢机械在发生故障之前会有异常的振动表现出来。因此，为了及时发现轧钢机械的运行故障先兆，避免意外事故的发生，需要对轧钢机械的重点部位，如旋转轴、齿轮传动件、联轴器、滑动和滚动轴承等进行动态振动监测和故障诊断，以便准确地掌握故障发生的原因，从而更好地维护和检修轧钢机械设备，提高轧钢机械设备的使用率，确保轧钢机械安全、可靠运行。
1.轧钢机械的振动监测
1.1测点的选择
由于轧钢机械在运行时其转速处于不恒定状态中，功率则在空载与满负荷周期间不断地波动，因而可能出现的故障类型也相对较多。因此检测设备、点检时间、点检方式及测点的选择对于故障诊断的正确性有着至关重要的作用。为了确保监测数据具有一定的可比性，在测定数据时需要遵循以下的原则进行操作：第一，每次测量机器的工况需保持一致，且所使用的测量仪器及测量方法都应保持一致。第二，每次需在同一点测点进行测量，这样不会由于激振源到测点的传递函数不同，而造成测量的结果存在很大的差距。第三，测量的参数应保持一致，通常而言，频率超过1000Hz的振动，其数据采集器的输出参数应以加速度为主，频率在100-1000Hz范围内的振动，其数据采集器的输出参数应以速度为主，而频率在10-100Hz范围内的振动，其数据采集器的输出参数应以位移为主。
在监测振动的过程中，轧钢机械的监测结果受测点的影响，因此在选择测点时应把握以下原则：第一，测点宜选择在信号反应相对敏感的部位，如机座，轴承座等部位。第二，测点宜选择在路线最短的振动信号传递的通道上，以避免中间传递介质的出现。第三，应强调测点的方向性，测点宜选在有利于多方位测量的位置上。通常情况下，振动监测的测点宜选择在水平X、垂直Y、轴向A 三个方向上进行测定，尤其对于一些频率较低的振动，更需要强调测点的方向性。第四，对于轧钢机械这样的大型机械设备，容易受传递函数的影响，因此在测振过程中还需进行多点检测。
1.2监测的具体方法
本文主要通过智能轴承检测仪或巡检仪对轧钢机械设备重点部位进行检测，具体方法如下所示：第一，选择最佳的测点，并保持测点固定不变，在监测前事先将检测仪器擦拭干净。第二，多点检测并将所测数据逐一记录下来。第三，认真绘制振动曲线***，轧钢机械设备的名称，位置，编号，测量日期，测理，注释等都应一一标注振动曲线***中，同时对各个测点的振动变化进行全面跟踪。第四，当振动值发生异常变化，或呈不断升高趋势时，说明该测点的运行状况出现变化，可能会有故障发生。
1.3监测周期的选择
通常情况下，通过轧钢机械设备表面受损伤程度扩散得较为缓慢，因此，可根据以下方法来选择监测周期：第一，当轴承运行处于不稳定状态时，如读数持续上升时，应加大对轴振动值的测量。第二，轴承监测周期每个月不得少于一次。
第三，加大对重点部位的轴承频率的监测，如加大关键设备的频率监测和重负荷轴承频率监测，其频率监测周期每周不得少于2次。第四，密切监视轴承的受损情况，一旦受损应及时进行更换。对于那些运行状态不正常，可疑的轴承，应保证有额外的监测时间可提供，这样有利于随时掌握轧钢机械设备的运行状况。
2.轧钢机械的常见故障诊断及分析
2.1转子不平衡
转子不平衡是轧钢机械中一种较为普遍的故障。轴弯曲变形、不均匀磨损、配合松动及安装不到位导致偏心等，是造成转子不平衡的主要原因。转子不平衡的振动特征主要表现为：在刚性转子启动过程中，其振幅会随着转速的增大而不断增大，柔性转子则在启动的过程中其振动会因转速的增大而不断减少。转子不平衡的振动频率特征主要体现在转子的基频上，其相位特征表现为：垂直方向的振动与水平方向的振动之间相差90b,并且垂直方向的振动要远小于水平方向的振动，轴向振动远小于径向振动。
2.2装配或基座松动
松动属于非线形的振动特征，常与不平衡相伴相生。引起振动方向最为明显的要数地脚松动了，地脚松动主要在垂直方向的振动最为强烈。因零件配合松动所造成的振动，没有较为明显的方向特征。装配或基座松动的振动特征为：松动产生的振动会因随负荷的不断增加而不断增大，但其转速却没有明显的规律变化，呈跳跃式变化，时而大，时而小。而其振动频率特征则表现为：存在基频成分，但基频的奇数倍频往往要高于基频的幅值，同时伴有的谐波成分常以0.3倍、0.5倍、3倍、5倍、7倍的倍频出现，且频谱结构呈梳状。
2.3转子不对中
转子不对中是轧钢机械中发生最多的一类典型性故障。主要指轴承中心与转子中心不对中或者转子系统中各转子的轴线呈不对中状态。转子不对中主要有角度不对中、平行不对中及综合不对称三种形式。转子及支座安装不到位、地基变形、轴承支座不均匀膨胀而造成的变形等是引起转子不对中最主要的原因。其振动特征：当转子出现不对中故障时，容易形成一种附加弯矩，而这种附加弯矩会产生附加激励,因而其轴向振动是最先产生的一种不对中先兆。而其振动频率特征则表现为：角度不对中会使同频振动较为突出，平行不对中会形成2倍转频，这两种不对中的共同点主要表现为旋转频率以2倍频或4倍频为主,并伴有高次倍频出现。相位特征主要表现为：处于角度不对中时，联轴器两端的径向相位基本相同，轴向振动相位之差为180b。处于平行不对中时，转子两端的轴向振动相位相同，径向振动相位之差是180b。
总体来说，从垂直方向的径向测量可以看出轧钢机械设备结构有衰弱；从水平方向的径向测量可以看出轧钢机械的平衡状态；轴线方向的振动通常是由不对中、轴弯曲、装配耦合不佳等原因所引起的。从水平、径向、轴向三个方向的测量读数中，可以将故障出现的部位与原因直接分析出来。
因此，根据振动监测技术我们可总结出一些规则：
第一，轧钢机械监测的振动若以径向为主，可能是由风扇叶片损伤、轴承游隙过大或平衡重量丢失等原因引起。
第二，若以轴向为主，可能是地脚螺丝松动引起的轴向位移与联轴节不对中等所致。
第三，若以轴向和径向为主。可能是基础松动、轴弯曲断裂、支撑结构变化等原因所致。
第四，以径向和轴向为主，可能是螺栓松动、齿轮受损伤、支撑受损，支脚弯曲等原因所致。
第五，振动监测必须根据监测周期而定，及时记录振动监测数据，并加以分析，以便更好地了解轧钢机械的实时工作状态。同时在进行振动监测前，应将测点擦拭干净，并掌握好正确的测量方向，注意测点与监测状态的一致性。
第六，若发现监测的振动值不断上升，变化异常时，应每小时进行一次监测，若振动值远远高于10mm/s时，应马上停机进行检修，避免零件受到损坏。
第七，轧钢机械关键部位的振动值若不超过4.5mm/s，则表明轧钢机械运行正常，若振动值不超过1.8mm/s，则说明轧钢机械运行良好，若振动值超过7.1mm/s，则说明轧钢机械运行出现异常，若振动值超过11.28mm/s，则说明轧钢机械受到严重损伤，应立即停机检修。 [科]
【参考文献】
机械振动篇7
关键词：机械振动；教学改革；高校
中***分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）08-0021-02
“机械振动”课程是机械类专业的一门主干课程，深入理解和掌握机械振动的相关知识对于工科学生未来的专业相关性工作，有着毋庸置疑的重要意义。近年来，一些同行也针对这一课程的教学问题做了总结和探索，给出了不少建设性思路。如郭朋彦等提出了通过合理地设置授课内容[1]、加入实验课和引入计算机分析软件方法来激发学生的学习积极性；柳贡民等提倡重视培养学生解决实际工程问题的能力[2]、创新思维与团队合作精神的教学理念来改革实施的实践教学；李丽君等采用多种教学模式以拓宽学生的知识面[3]，培养学生的工程意识与能力。这些方法都对课程的教学效果与人才培养起到了良好的促进作用。为了搞好本课程的教学工作，我们也对这一课程的特殊性和一直以来的传统教学方法进行了反思，提出了一些能够增强学生学习兴趣和学习效果的新思路，并付诸实际教学过程，收到了较好的效果。
一、“机械振动”课程教学现状
“机械振动”这门课程有其特殊性。从课程性质上说：一方面，某种意义上它就是一门力学课，其教学内容不可避免地会涉及诸多高等数学理论，其中主要是微分方程、傅里叶级数以及矩阵变换等；另一方面，由于是为机械类专业开设的，因此这门课程不能仅限于基本振动理论的讲授，必须与机械专业的培养目标相适应，其中的一个重要方面就是应当使学生在学习本课程之后能够初步解决机械领域类的一些实际振动问题。从课程安排来说，其授课对象是机械专业大三学生，由于距离高等数学学习的时间已经较远，因此大多数学生一时之间也确实是不易适应。
尽管“机械振动”课程自身的特殊性会导致部分学生有畏难情绪，影响到学习兴趣和学习效果，然而这不是主要因素，而且通过由教师提供的集中复习或合理指导还是可以在短时间内迅速克服的。我们认为，学生的学习效果如何，学习兴趣是否浓厚，以及本课程的专业培养目标能否实现，关键还是取决于教师的教学设计。通过反思历年来的“机械振动”实际教学工作，我们总结出三点不足。
首先，对教学内容缺乏合理的总体规划，导致学生很难从总体上把握振动理论知识体系。振动课程的内容比较繁杂而琐碎，为了在较短的课时内（哈尔滨工程大学为32学时）完成教学大纲规定的内容，以往的工作中我们更多地关注了如何将书本上给出的一条又一条知识不加遗漏地传达给学生，为此忽视了学生的总体知识体系的建立，这使得大多数学生在开始的几节课中还能跟上教师的节奏，然而随后由于不知“身处何处”而产生了迷失现象，进而失去了积极学习振动理论的兴趣，当然也就不可能有好的学习效果了。
其次，教学过程中未能脱离知识点的串行讲授，导致学生难以有效理解和掌握如何组合相关知识点来实现特定的功能。任何知识都是为应用服务的，反之，任何应用也必然建立在若干知识之上，这些知识应当紧紧围绕这些应用或功能并为其服务。显然，这些知识之间的并行性远重于串行。串行的讲解方式很省事，它源自教材内容的串行安排，表面上是十分自然的。然而以我们的经验来看，W生们心里是十分厌烦这种方式的，原因有二：其一在于他们很难直接而迅速地掌握这些知识的功能定位并解决某类实际问题，而这将直接影响到学习的积极性；其二，学生往往会感觉教师很无能，认为找本书来自学也是一样了，而这直接导致了相当部分的学生到课率递减。
最后，考核方式与内容不合理，导致学生实际问题的分析能力得不到恰当的考核。多年来，出于评价体系的标准性和公平性考虑，我们基本上采用了闭卷笔试方式来进行考核。在试卷的设计中，根据传统的考试观点，我们力***兼顾各章知识点的覆盖率和分值比例，分别设计相应的试题，由于章节较多，试题较为分散。显然，这种考核方式偏重的是知识点的掌握情况，而忽视了本课程的根本培养目标，即利用所学的振动基本理论知识来解决机械领域中的一些实际振动问题。很难想象，根据这种传统的考核方式，能够甄别出学生的运用和组合不同知识来解决问题的能力。
二、“机械振动”课程教学改革的对策
（一）优化教学内容
以科学的框架表示法来系统地归纳本课程所涉及的所有知识点，使得教学内容的各主要部分，如单自由度、二自由度、多自由度以及连续体振动等核心内容得以在一张纸上（或黑板上）以统一的方式简洁地组织起来。每个核心部分的知识点均以大体相同的形式列出，如问题模型、动力方程、振动解、响应特性（幅频响应和相频响应）、对应机械行业的应用实例。由此形成的知识框架不仅非常条理化，易于记忆，而且十分有助于学生随时随地感受到当前所处的位置，从而很好地避免了“迷失”现象。换言之，借助于对全课程内容的总体归纳和梳理，以科学的知识表达方法来统一全课程的教学内容，使得学生对所学内容有了前所未有的总体把握。
（二）运用案例教学法
这里的功能是指课程的某些知识内容经过合理组合后可以解决某些实际振动问题的能力。事实上，教材中每一部分的知识点一般是以串行方式给出的，它们往往只有以某种方式有机地组合到一起才能用于解决某个实际问题。如果能够跳出教材表述方式的限制，直接选择机械专业中比较恰当的应用实例作为分析对象，然后紧紧围绕一个问题展开与之相关的振动知识讲解，那么可以想象，学生不仅能立即体会到学以致用的好处，同时还能以这种简单的方式来组织和记忆相关内容，学习兴趣和效果也就会明显增强。不仅如此，在实际案例教学中，学生们往往还能够积极主动地提出很多本专业的一些独特问题和思路，这也是有利于带动其他专业课程的学习的。
以单自由度为例，我们在实例教学中，主要选择了机械隔振器这一重要应用实例作为主要抓手，分别从积极隔振和消极隔振两个侧面把以往的力激扰和支座激扰两大串行的知识点综合到一起。在具体的分析中，则又逐步细化到动力方程的建立与求解之中。虽然这些数学层面的分析令人乏味，但是由于十分清楚这些振动知识的功能定位，并且十分渴望能够自行设计极为有用的机械隔振器，因此学生们都能聚精会神地听讲，效果明显强于以往。类似，在二自由度和多自由度振动内容中，我们选择了动力吸振器和多层隔振系统作为主实例进行展开，使得与之相关的那些串行知识点绝大多数凝聚到了这两个实例周围。特别值得一提的是，由于机械专业的学生对于***事方面很感兴趣，我们也特意将上述吸振和隔振的应用介绍拓展到了潜艇减振领域，例如浮筏隔振技术介绍，这进一步提升了学生们学习“机械振动”的热情，同时也为后续的连续体振动做好了铺垫，因为浮筏隔振技术本就是多自由度与连续体两种体系的组合。
通过精心选择和安排的实例教学方法，学生们的热情和兴趣不仅得到了极大提高，而且普遍反映整个课程的学习并不枯燥了，更重要的是，这种方法在方便学生掌握和记忆繁杂而琐碎的振动知识的同时，还直接突出了这些知识的功能性，因而较好地实现了机械专业的根本培养目标。
（三）改变课程考核方式
由于哈尔滨工程大学的“机械振动”课程属于考试课，而不是一般的考查课，因而教学要求中列出的基本知识点是必须考查的科目。然而，正如前面所指出的，以往我们在命题时往往只注意这些知识范围的覆盖率，而忽视了掌握这些知识本质上是为了能运用它们来分析解决实际振动问题这一根本性目标。为了突出解决实际问题能力的考察，同时兼顾基本知识点的考核，我们在命题中摒弃了以往完全按知识点来考核的方式，而代之以实际振动问题的分析（而非纯计算题），可以说是一种与实例教学对应的实例型考核。例如，针对各类机械装备中存在的典型振动超标问题，如何利用所学振动知识来加以认识和解决，这就是我们常用的一类分析题，显然，这是用于考察隔振器或吸振器的设计的，这不仅有具体的应用背景和意义，同时也与课程教学过程中的实例直接对应起来，学生们不会感到无从下手，根据各人的理解和认识深\，总有话可说。此外，我们在设计这些分析题的评分标准时，仍然遵循了教学要求中规定的那些知识点考核要求，按照学生是否掌握这些知识点（即某个分析步骤是否完成）来给出相应的分值，事实上，这些分析题的解答过程中本身也就包含了这些重要的知识点，因为只有这些知识点都齐备了才能实现这一分析题的完整解决。当然，由于部分知识点如基本概念之类的，很难在分析题中加以考核，因此我们也有意识地留出了10―15分的填空或选择题来覆盖它们。
总之，“机械振动”是机械专业一门重要的力学课程，如何使学生能够摆脱学习的枯燥性，关键在于以合理的方式把振动知识传授给他们。我们所提出的以科学的知识表达方法来统一全课程的教学内容、面向功能的实例教学方法以及与实例教学相呼应的实例型考核，在教学实施过程中已经收到了成效。当然，我们也清醒地意识到，目前这些措施还不够成熟，还有诸多需要完善的地方，这些在我们今后的教学中将不断加以改进和提高。
参考文献：
[1]郭朋彦，高玉国.机械振动课程教学思考与教学改革探
讨[J].中国教育技术装备，2012，（8）.
[2]柳贡民，李帅***.轮机工程专业《机械振动噪声学》课程
实践教学初探[J].教育教学论坛，2012，（1）.
机械振动篇8
关键词：机械通风冷却塔；风机；振动
0 前言
机械通风冷却塔在火力发电厂的冷却系统中运用比较普遍，由于风机、电机的功率相对电厂其他动力设备相对较小，通常风机和电机的振动动载对结构的作用都是采用《火力发电厂水工设计规范》（以下简称水规）附录L机械通风冷却塔风机和电机当量静载计算方法进行仅进行静力计算。随着风机功率的增大，风机在运行过程中产生的振动也越来越大。但是风机过大的振动究竟能产生多大的振幅，对结构的强度和稳定到底有多大的影响，都有必要对机械通风冷却塔结构振动进行动力分析。
1 机械通风冷却塔的振动特性
1.1 机械通风冷却塔的结构描述
绝大部分机械通风冷却塔采用现浇钢筋混凝土结构，小部分采用钢结构或PVC结构，单格尺寸为14mx14m～20mx20m，常采取多台风机并列。考虑结构温度原因，多采用两格机力塔整体现浇。从结构的观点来看，可看作是分别由数个***结构支承的数个***的结构单元，可分为一个结构支承一台或两台风机的两种情况。从结构动力响应的角度而言，由于两台风机同时作用的扰力（激励）显然大于一台风机的扰力，相应的结构动力响应必定大于仅支承一台风机的结构，因此，研究对象选择支承两台风机的三层的框架-剪力墙（现浇隔风墙）结构。
***1 12.800m层结构布置***
屋面布置两台由电机驱动的风机。风机参数采用国内某制造厂生产的风机参数。
表1 机械通风冷却塔风机、电机设计参数
***2 机械通风冷却塔风机布置剖面***
1.2 机械通风冷却塔的振动性质
机械通风冷却塔结构属多层结构，一般的多层厂房水平自振频率的基频大多在1.5～4.5HZ左右。如果振动设备转速较高（10HZ以上），结构的水平振动出现的共振属于高频共振，振幅较小。如果振动设备转速较低（2.5～3.5HZ左右），结构的水平振动出现的共振属于低频共振，振幅较大。低频共振是危害最大的共振状态。本结构的振动设备的转速较低（2.5～3.5HZ），必须考虑结构的水平振动。
根据对该结构的模态分析（Modal analysis），结构的自振频率的基频为0.4282s（2.3352HZ），风机的转速为127rpm（2.117HZ），显然风机属于低速振动设备。同时，风机的叶片是水平放置的，因此主要的扰力方向出现在水平方向。驱动电机的转动方向是在YZ面上（结构横向和竖向的平面内），虽然其将在水平横向和竖向产生扰力幅值，但考虑到其转子重量很小（约300kg），所产生的扰力幅值约为0.5～0.7kN，对结构的动力响应贡献极小，为简化计算，其动力效应忽略不计。
综上所述，机械通风冷却塔结构的振动问题属于多层水平振动问题，研究的重点应是在风机扰力激励下，结构的动响应。
2 振动分析原理及主要参数的取值
2.1 振动分析原理
在进行结构动力计算过程中，很难做到原始数据的刚度和质量与实际结构相符，这样势必带来计算结果和实际情况的不符合，由于实际结构的水平自振频率和机器扰频相差不大，很容易引起水平方向的共振，所以如果水平自振频率稍一偏差，水平位移相差就很大，因此在实际结构动力计算中，必须考虑这一问题。在进行实际结构计算时，如果计算频率与机器扰频相差在20%以内，则必须验算结构在共振情况下的位移是否满足规范要求，如果计算频率与机器扰频相差在20%以外，就不再计算结构在共振情况下的位移。
2.1.1 计算自振频率比扰频大20%以内。实际情况可能有多种，对结构分析有意义的情况只有三种：第一种情况是振频率、扰频和实际情况相符，这样计算出来的位移值就是实际位移值；第二种情况是实际自振频率比计算要小，而且和扰频相等，对结构每层刚度按一定比例折减，使计算频率和扰频相等，在这样的情况下，计算出的动位移就是实际位移；第三种是自振频率和实际情况一样，而由于各种原因，扰频增大至自振频率一样，这种计算方法比较简单，只要将扰频按自振频率数值输入计算机，即可得出共振情况下的动位移。
2.1.2 计算自振频率比扰频小20%以内。实际情况也可能有多种，但对结构分析有意义的情况也只有三种：第一种情况是自振频率、扰频和实际情况相符，这样计算出来的位移值就是实际位移值；第二种是实际自振频率和计算自振频率相等，而扰频见效和计算自振频率相等，这样只要将扰频值按计算自振频率值输入计算机，即可得出共振情况下的动位移；第三种情况是实际自振频率比计算自振频率大，实际自振频率数值和扰频相等，这种情况下，对结构每层刚度按一定比例折减，使之计算频率和扰频相等，在这样的情况下，计算出的动位移就是实际位移。
2.2 设备参数的取值
1）转子重量：对风机取转子叶片重量：12.50 kN
2）扰力：
参照《动力机器基础设计规范》关于旋转类机器的规定，取20%转子重量为扰力，即：
12.5 ×0.2 = 2.5 kN
本结构考虑两台风机同时运行，为求得最大动力响应，相位差取0度。
3）扰力随频率的变化规律
参照《动力机器基础设计规范》关于旋转类机器的规定，按下式考虑：
式中
-任意转速的扰力 （kN）；
-任意转速（rpm）。
4）频率分析宽度
取0～1.8fm的频率宽度，即0～229rpm（0～3.8HZ）。
5）结构阻尼比：取5%。
6）混凝土强度等级： C30
3振动的控制标准
参照《动力机器基础设计规范》关于低速电机基础的规定，应取160μm，按《水规》9.5.9条，振幅不宜超过0.25mm（250μm）。
4 分析计算
分析软件采用美国CSI公司的SAP2000 V14.2.2，分析过程如下：
4.1 模型的建立
结构的梁柱构件采用框架单元（FRAME ELEMENT）来模拟，现浇墙体和楼板采用壳单元（SHELL ELEMENT）来模拟，对于预制的钢筋混凝土墙板，考虑到与周围梁柱的连接不具有足够的刚度，没有在模型中加以模拟，仅将其作为荷载输入，然而，由于其对结构整体刚度的影响，对计算周期考虑了0.7的折减系数以考虑其影响。柱脚与基础间的连接假定为固定支座，框架柱与框架梁间、主梁与次梁连接节点均假设为刚接。
为获得足够的计算精度，所有框架单元手工剖分为8段，壳单元则采用自动剖分，对靠近扰力作用点的位置，对梁和楼板进行了更为精细地剖分。需要说明的是，采用上述手段模拟结构后，结构的几何结构得到了准确地描述，但代价是结构的动自由度急剧增加，使得解题的规模和计算成本上升，解算需运行很长的时间。
4.2 质量的输入
结构自重由SAP 2000自动计算，设备基础及设备附加质量以对象和附加质量输入，由于活荷载的不确定性，偏安全的，在质量计算中，未考虑活荷载的作用。
4.3 定义稳态函数
稳态函数为扰力随频率变化的函数，稳态函数中不包括相位信息，本项目中的稳态函数按《动力机器基础设计规范》给定的函数关系定义，采用用户定义方式手工输入。
4.4 定义模态分析工况
结构的模态分析也被称为振型叠加法动力分析，是线性结构系统动力分析中最常用的方法。其最主要的优势在于计算一组正交向量后，可以将大型整体平衡方程组缩减为数量相对较少的解耦的二阶微分方程，明显地减少了用于数值求解这些方程的时间。本项目的SAP 2000分析软件中，常用精确的特征向量分析法，本项目用了与荷载相关的Ritz向量（LDR）分析法，LDR法考虑了动力荷载的空间分布，因此可以得到更为精确的分析结果。
5 结果分析
5.1 模态分析成果
通过模态分析，共得到10个结构的自振频率，如下表所示：
表2 结构自振频率
从自振第一频率来看n1=2.3352HZ，结构的自振基频与风机的扰频十分接近，因此有必要对其进行强迫振动分析。
5.2 X向振动结果分析
5.2.1在X-Y平面内的X向（水平纵向）振动分布
在工作频率2.12HZ下，X-Y平面内距离扰力作用点1.0m、2.0m、3.0m、6.0m、7.5m、9.0m位置处沿结构X向（水平纵向）的振幅如表3。
分析表3，可以看出，结构的振动在X-Y平面内沿X向一直保持较高的振动幅值，且并没有随着距离扰力作用点越远而衰减，表明结构存在着很大范围的共振区。
5.2.2 在X-Z平面内的竖向振动分布
在工作频率2.12HZ下，在0.600m、5.750m、8.700m、12.80m层中心柱处的竖向振幅。
5.2.3 在X-Y平面内的X向（水平纵向）动内力
根据计算结果，在X-Y平面内的X向（水平纵向）动内力均很小。
5.3 Y向振动结果分析
5.3.1 在X-Y平面内的Y向（水平横向）振动分布
在工作频率2.12HZ下，X-Y平面内距离扰力作用点1.0m、2.0m、3.0m、6.0m、7.5m、9.0m处沿结构Y向（水平横向）的，分析可以看出，结构的振动在X-Y平面内沿Y向呈逐步衰减的趋势。
5.3.2 Y-Z平面内的竖向振动分布
在工作频率2.12HZ下，Y-Z平面内在8.700m、5.750m、8.700m、12.80m层中心柱处沿结构竖向的振，分析可以看出，结构的振动在Y-Z平面内沿竖向也呈逐步衰减的趋势。
5.3.3 在X-Y平面内的Y向（水平横向）动内力
根据计算结果，在X-Y平面内的Y向（水平横向）动内力均很小。
5.4 结果分析
从结构的振动分析，可以得出以下几点：
（1）从模态分析结果来看，X和Y向刚度相差较大，两方向刚度匹配上有待改进。
（2）总体上看，结构的最大动位移发生在顶层，越往下，楼层的振动幅值迅速减小，表明扰力对整个结构的动力响应主要发生在顶层，越往下振动衰减的越快，表明顶层的扰力对下面各层的影响较小。
（3）X向的振动要远远大于Y向的振动，且几乎在整个顶层平面都引起强烈的共振，影响范围巨大，且沿结构竖向衰减得教慢。相反的，Y向的振幅很小，且在顶层的平面内影响范围较小，沿结构的竖向振动衰减的十分迅速。这一结果和结构的布置密切相关，由于结构在X向（水平纵向）的刚度远小于Y向（水平横向）的刚度，导致结构在X向的第一自振频率与设备的扰频十分接近，仅2.5kN的水平扰力就在结构产生了强烈的共振（振幅达到50μm以上），而第二自振频率（Y向）由于刚度较大，周期较短，避开了设备的扰频，在同样的扰力作用下，振动要小得多（最大振幅为7μm以下），远小于结构在X向的振动。
（4）动内力数值较小，进行结构静力分析和配筋设计时，对结构的影响较小。
（5）结构的整体动位移虽在X向较大，但仍处于规范允许的范围内，表明结构方案可以成立，但仍然有较大的改进空间，以追求更好的动力性能。
6 结论
根据以上的结果分析，在结构设计时宜作如下改进：
1）改进结构布置，以获得平面两个方向的刚度匹配
根据前面的分析，已经知道由于X向的刚度较弱，导致该方向的自振频率与设备扰频率十分接近，从而导致强烈的X向共振。因此，将X向墙板由预制改为现浇，形成X向的剪力墙以加强该方向的刚度，是最有效且代价最低的手段。可使结构在两个方向上的刚度接近，避开设备扰频，避免发生强烈的共振。
2）加强顶部水平楼盖结构的刚度
原设计顶部楼板厚度为120mm，井字楼盖梁体系为200X500mm，从静力设计的角度来看，满足强度要求。然而，从结构动力学的角度来看，有些薄弱，原因在于，较小的梁截面意味着梁的挠度较大，可能导致设备轴系失直现象的加剧，引起设备转子平衡度的下降，导致扰力增大，从而使振动更加恶化。板由于属于薄壁构件，对振动比较敏感，采用小板厚时可能使在距离扰力作用点的较远楼板处，引发次生的局部共振，同时，由于楼板承受往复循环的应力作用，当板厚较小时，因疲劳而使得楼板出现裂缝，导致楼层水平刚度的下降，不利于结构的抗振。因此、建议加厚顶层楼板至180～220mm，防止上述问题的出现，此时，楼板配筋应采用双层双向拉通布置，且每一层在一个方向上的构造配筋率不宜小于0.25%。同时，由于楼板的加厚，使得参振质量增加，对结构的抗振设计是十分有利的。
3）动内力数值较小，最大振幅值49.14μm，远小于《动规》低速电机基础的最大振幅160μm和《水规》最大振幅250μm）的规定。在结构方案合理的前提下，可以不进行动力分析。按《水规》附录L将设备重乘以一定的动力系数作为拟静力荷载进行结构静力设计，结构的安全是有保障的。
参考文献：
机械振动篇9
【关键词】分体空调器；室外机配管；振动控制；相关策略
0 前言
我国现阶段空调器的发展是非常迅速的，对于现在的空调器而言，最大的故障就是空调无法制冷制热，或者是能力不够，这就说明室外机很有可能是系统内部的冷媒不足，配管有裂管导致泄露冷媒了。所以说空调器室外机配管机械振动的控制是非常重要的。下面，笔者针对现阶段空调配管的机械振动的介绍以及相关的控制策略等作了详细的介绍。希望能对大家有一定的帮助。
1 空调配管机械振动的简单介绍
分体空调器室外机配管的机械振动是空调器在运行中的一个中间环节，其中配管的振动是可以影响整个机器的运转，甚至能够改变运行状态。空调器室外机配管的机械振动是不可能消除的，只有更改室外机配管设计，使配管本身的固有频率避开整机的运行频率才能有效地控制配管的机械振动。如何更好地对现阶段空调器室外机配管机械振动进行有效的控制就成了现在的主要问题。下面针对配管的机械振动产生的原因以及其中的特点跟危害作了一个简单的介绍。
1.1 分体空调室外机配管机械振动的原因
室外机配管是指与压缩机的排气口与回气口相连的部分，对配管机械振动的原因进行分析，发现配管的振动是由压缩机以脉冲信号输送冷媒的时候，冷媒撞击铜管内壁所形成的，这就可见其重要性了。
在整个的空调器中，配管是冷媒的主要载体，它主要的作用就是将压缩机，冷凝器、蒸发器等三个部件连接在一起，共同组成了空调器室外机的核心，配管就是其中起到核心以及相关的连接作用的部分。而配管的机械振动原因主要有：由于压缩机吸、排气的周期性，使得出口管路内的气流发生气流脉动。气流脉动不仅造成连接管道上的控制仪表失灵、气阀工况变坏、压缩机容积效率降低。强烈的气流脉动，使管道发生剧烈振动，轻则造成泄漏，重则由破裂而引起爆炸，造成严重事故。
1.2 空调配管机械振动的特点
分体空调器室外机配管的机械振动的特点非常明确。由于制冷系统内部的冷媒脉冲式压力与压缩机的振动都直接作用于配管上，而对于定速机压缩机的压缩频率不是太高，比如对于我国50Hz的电源规格，定速压缩机的运行频率一般都保持在48.5Hz左右，在这个频率段配管的固有频率还是比较容易重叠在这个频率阶，从而导致整机共振，激发配管的振动。而对于变频压缩机，则由于压缩机运行频率可以通过电控程序调节，可以从10Hz到100Hz无极变速，这样则大大加大了配管设计的困难程度。
1.3 空调配管机械振动的危害
分体空调器室外机配管的振动所引起的共振噪声，一方面对于人们的生活产生了一定的影响，长期在这种噪声环境下的人们容易睡眠不好，神经衰弱；另外的一个方面就是振动会加大空调配管机械振动的影响，配管的较大振动可能导致管路的疲劳断裂，产生配管泄漏，整机无法运行。配管振动的控制，对降低整机的振动噪声，以及提高相关产品的可靠性，有着重要的作用。如何更好的对现阶段的机械振动进行有效的控制就是主要的任务了。
2 空调配管机械振动的控制
对于现在的空调配管机械振动的控制而言，并不是一件非常容易的事情，主要的原因有两点，一是容易产生与其他部件之间的共振，二是对于现阶段的科学技术的限制，没有一项适合控制配管振动的技术。现阶段主要采用的方法就是在配管机械振动最大的位置添加配重块或者阻尼块，通过改变配管本身的固有频率来达到避开整机运行频率的目的，从而避开共振点，减少配管振动。这样做有一定的利处，但对于本质的问题并没有很好的解决。更多的是没有将根本原因、振动的源头等问题考虑在内，这样就直接导致了表里不一，给人一种错觉，头痛就治头，脚痛就治脚。没有从根本上、系统上分析配管振动。下面笔者就分别从减少空调配管机械振动与其他零件振动的共振，提高现有的科学技术来控制配管的机械振动等从根本上解决问题的两个方面上，做一个简单的介绍。
2.1 减少空调配管机械振动的方法
1）消除管系的激振力，针对不同的激振原因采取不同措施。
2）提高管路系统的结构刚度，从而提高管路系统的固有频率，使之远离激振频率从而避免共振的发生，并减小管系结构的振动幅值。
3）增加管路系统结构阻尼。管道振动控制依据是否有源还是无源，又可分为主动控制与被动控制。
4）配管的固有频率主要取决于配管的质量的大小与其分布、管道的刚度以及支撑情况等，因此要改变配管的固有频率就需要改变配管的结构与支承的情况。
2.2 提高现有的科学技术来控制配管的机械振动
1）想提高分体空调室外机配管的可靠性，最行之有效的方法就是采用计算机辅助设计。采用三维模型设计，首先能确保配管的装配模型与实际样机生产的装配状态保持一致。这么做可以有效地提前预判配管的装配是否正确，可以保证配管装配得横平竖直。首先就保证了配管的状态是正常的，不会因为错误装配而令配管东歪西倒从而导致配管机械振动变大。
2）运行有限元分析软件分析配管。管道系统是一个弹性的连续体，要获得振动分析的精确求解要求满足一定的边界条件的偏微分方程。由于管道系统的实际结构是非常复杂的，所以要得到其精确解是有很大困难的。但对于工程问题来说，能得到较好的近似解，再辅以经验判断，实验数据验证的话也就可以满足需求。有限元法提供了解决管道系统振动分析的一个适宜的方法。
3）目前国内大多数企业的做法是利用配管振动测试来评价其可靠性，通常是以配管振幅最大部位的振幅测试值进行评价，如果超出企业内定标准，即视为不合格。振幅测试简便易行，但是测试依据不够科学。其原因是：反映配管工作可靠性的最直接的指标是应力，对于不同的机型而言，配管最大振幅高，并不一定意味着该配管的应力就大。而实际情况就是配管运行一段时间后发生疲劳断裂的位置往往不是机械振幅最大的位置，而是配管应力最大的位置。所以应该把应力测试作为有效检验配管可靠性的实验手段。
3 结语
本文通过对于现阶段的分体空调室外机配管机械振动产生的原因以及相关的控制方法等作了详细的介绍，主要对于现阶段切实可行的解决办法。旨在找到一种合适的方式方法对现阶段的空调器配管机械振动进行有效的控制。配管的振动对在整机的振动噪声，以及相关的空调器的工作可靠性有着非常大的影响，现阶段的主要为任务就是对于配管的合理的设计，对于减振降噪，提高产品可靠性方面，以及降低成本等，都有重要意义。
【参考文献】
[1]高荣慧，吴地勇.基于仿真的空调配管振动测试系统设计[J].机械，2008（12）.
[3]韦英奇，张奠磐，李治文.空调机系统管振动分析和减振措施[J].流体机械，2001（06）.
[3]杨元涛.空调压缩机管路系统振动分析及其软件开发[D].华中科技大学，2011.
机械振动篇10
【关键词】振动原因 减震措施 化工机械设备 往复式压缩机
前 言：往复式压缩机属于容积式压缩机，是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。往复式压缩机的类型比较多，相对结构较为复杂，从结构上研究，一般包含了气缸、运动机构和机体、辅助部件、驱动机和控制系统。其工作过程可以分为膨胀、吸气、压缩、排气4个环节。
一 振动原因
1）自身结构形成的惯性力与力矩的不平衡。往复式压缩机在吸排气过程中，其机体对几下方面的力积极承受：①压力气体在活塞上产生的力进一步传输到活塞杆上，通过十字头、连杆传输到机身。②驱动机产生的作用力。③活塞产生的惯性力。④活塞机曲杆结构本身形成的重力。如果往复式压缩机设计机构不够科学合理，全部机组零件没有对中或者缺少合理的间隙，就会导致机组形成十分严重的磨损进而产生摩擦力，上述情况形成的合力会通过某个支点传输到压缩机机身，如此一来压缩机便出现了振动。
2）往复式压缩机气流脉动。气流存在于管路中，在输送过程中采用往复式压缩机时，在吸排气过程中压缩机体现出的间歇与周期特点，所以某一指定点在管理系统中通过气流的过程中气流压力和速度之间的周期变化特点，将其称作气流脉动。这一脉动不但随着位置出现改变，也会随着时间而发生变化。一定程度上气流脉动对其气柱进行了激发或者干扰。当激发频率等同于管道中气柱的特有频率时，便会出现气柱共振，有效加强了管路中形成的气流脉动，此时管路的振动也会迅速增加，造成机组或者系统发生破坏性事故。往复式压缩机的这一气流脉动现象会造成很大的危害，比如：影响了压缩机的容积效率、使压缩机形成额外功耗、对出口气阀造成了疲劳损坏、管理系统中的应力发生周期变化，使得整个压缩机管路系统以及与其相连的管路系统的振动，进而引发机组停车、管理系统的断裂，最终导致了严重的泄漏和爆炸问题。
3）管路系统设计缺乏科学性引发的振动。往复式压缩机的特点决定了无法抵消气流脉动。压力脉动在压力管道拐弯位置或者截面积上出现了改变引发了不平衡力，其在管路系统中最大程度发挥了作用，引起了机械振动。因此对往复式压缩机管路系统进行缺少科学性的设计时，就会导致管路振动。例如：压缩机进出口缓冲罐设计很小，不能形成良好的缓冲效果，产生了巨大的压力脉动；设计阀门位置不科学或者选择管道管径不科学，管路长度在气柱共振范围内引起了管路气柱和压缩机吸排气形成了共振；不够合理的管路支撑，在压缩机共振频率内出现了自振频率，进而引发了管路机械共振问题；或者缺乏科学的管路支撑，走向十分模糊，增加了管路激振力，形成了极大的实际振幅。
4）压缩机基础设计不科学造成的振动。压缩机必须确保基础的结构强度，保证基础振动在允许的范围内，进而促使基础不会出现沉降。压缩机一般的基础质量想到与不平衡扰力的15-20倍。允许的基础最大振幅为200um，最大振动速度一定不高于6.3mm/s，与此同时避免在压缩机扰力共振范围内落入基础。
二 往复式压缩机减振措施
1）科学选择气缸的作用方式。气缸吸排气对往复式压缩机进出口的激发，形成了气流脉动。气流脉动与气缸对管道形成了直接相关的作用方式。因此，科学选择气缸作用方式，可以从根本上对进出口管道上的气流脉动有效降低。
2）设置缓冲罐，降低压力不均匀度。减缓气流脉动最为简单与有效的措施便是设置缓冲罐，经过压缩机排除的气体通过缓冲罐之后显著降低了压力脉动。缓冲罐和气缸之间距离越短则其缓冲效果越佳；缓冲器和气缸之间的距离越长，则其缓冲效率越差。在保证足够的空间距离状况下，必须尽可能在紧靠压缩机进出口位置设置缓冲罐，同时必须认真计算缓冲罐的容积。缓冲器的结构不同，也会形成不同的缓冲效果。缓冲器通常包括了球形和圆筒形缓冲。在容积一定的情况下，球形缓冲器的缓冲效果则越好。
3）科学增减消振孔板。孔板可以降低气流脉动，主要原因在于其属于一个阻力元件，当出现不同尺寸时，它的局部损失系数也不同。在足够大的容积的容器进出口上安装科学尺寸的孔板，由于损失能量进而降低振幅，这样可以迅速衰减了管道机械振动。对于容器来讲，假如进口管脉动数值比较大，则应当在进口位置安装孔板，假如出口脉动数值较大，则应当在出口位置安装。将孔径比值0.5的孔板安装在128米长的等截面管的气罐进口法兰位置，利用单杠单作用空气压缩机，测量压力不均匀度δ，无孔板时δ=20%，有孔板时δ=19%。假如在远离容器位置安装同一孔板，δ=11%，效果明显降低。由于增加消振孔板的同时又出现了局部压力损失，因此在对孔板选择的过程中，应当选择合理的孔径，通常孔径比是0.43-0.5，厚度3-5mm。孔板比较厚会增加局部阻力损失，并且形成噪音。孔板的材料等同于管道。孔板的型式应当很好适应法兰的密封面。
4）管道系统局部增加抗振能力。尽量利用标准管件实现压缩机工艺管道的分支、拐弯以及变径位置，重要因为标准管件自身拥有较高的强度。对于无法应用标准管件的位置，对于仪表管嘴以及分支管道和主管管径差距较大造成标准异径三通不能实现位置，应当采取合理的补强措施，所以在该处集中应力，形成交变的峰值应力，将会很快对结构造成疲劳损坏。同样，这类管系不适合利用螺纹连接分支管道也应当采取合理的支撑，由于支管比较小，非常容易出现振动。应当尽可能与主管靠近安装放空、排凝、阀门。
5）科学设置管道支架。①利用***基础的支架基础。压缩机的管道应当防止在厂房结构梁上固定，如果无法避免，应当认真分析计算管道振动情况，促使管道系统不会与厂房结构出现共振。振动管道的支架基础必须和压缩机、建筑物基础分离，严禁在厂房、构架、平台与设备上固定振动管道。②采用不等间距布置管道支架。为了避免管道的振动，应当在不等跨的管墩上布置管道，也就是两个相邻支架间距不等。其差值通常取100-200mm。一般间距小于3m，支架设置应当促使管道固有频率避开激振频率的0.8-1.2被区域。③管道支架设置防振管卡。为了避免机组不平衡转动引起的管道系统振动，必须在进出口缓冲罐位置设计支承，但是由于管道系统温度比较高，假如利用固定支架则阻碍了管道热补偿。而防振管卡允许管道的轴向自由度，不但符合了管道系统的热补偿要求，还发挥了极好的防振功能，因此，在压缩机管道支架中防振管卡应用十分广泛。在管道和防振管卡之间设计一层非金属板，这样有效确保了管道与管卡的充分接触，防止出现间隙，同时对管道的热膨胀位移进行了考虑。
三 结束语
目前往复式压缩机主要是活塞式空压机，化工工艺压缩机，石油、天然气压缩机等，拥有十分广泛的应用范围，在使用过程中，容易形成振动，对用户造成了不利影响。因此，需要有目的性的实行技术改造，实现降振减噪的目标。
参考文献：