振動(dòng)控制的基本原理

振動(dòng)掌握的根本原理〔1〕電動(dòng)臺(tái)的工作原理及框圖Fd載流導(dǎo)體載磁場(chǎng)中受電磁力的作用而運(yùn)動(dòng)FdB放在磁場(chǎng)中〔1-1〕所受的電磁力可用下式表示^B一載流導(dǎo)體所處B流導(dǎo)體的電流有效值

1-1〔A〕dI^BVd?^B=90°則?很多小電流元組成的因此動(dòng)圈所受的力F為FBId?=I……(1-1)0? 動(dòng)圈的有效長(zhǎng)度明顯，在上式中，當(dāng)振動(dòng)臺(tái)與定型時(shí)B?為定值則FαI因此，當(dāng)動(dòng)圈上通過的電流I由〔1-1〕式可知振動(dòng)臺(tái)的激振力大小取決于I、B、三個(gè)參數(shù)的打小，氣隙磁通B的大小式不能無限制地增加的，當(dāng)實(shí)行恒磁場(chǎng)時(shí)，B6000Gs7000Gs，當(dāng)承受單磁場(chǎng)勵(lì)磁時(shí)，B13000Gs左右，承受雙磁場(chǎng)式B16000Gs-18000Gs，?是動(dòng)圈線的有限長(zhǎng)度，它受振I的大小，而I是由功率放大器供給的，也就要增大功率放大器輸出的大小。數(shù)。在振動(dòng)臺(tái)的應(yīng)用中常用以下量綱I 安培〔A〕? 厘米〔cm〕B 高斯〔Gs〕F 公斤力〔kgf〕則〔1-1〕改寫成2F=2

x10-7IB 1—2勵(lì)磁電〔2〕電動(dòng)臺(tái)的框圖及各部件作用1-2所示勵(lì)磁電信號(hào)發(fā)生信號(hào)發(fā)生功率放大功率放大振動(dòng)臺(tái)體測(cè)量掌握系統(tǒng)

1-2各局部的主要作用是：信號(hào)發(fā)生器：供給振動(dòng)臺(tái)所需的掌握電流。振動(dòng)臺(tái)足夠的電流和電壓。勵(lì)磁電源：為振動(dòng)臺(tái)供給強(qiáng)大的磁場(chǎng)所需的直流電源。振動(dòng)臺(tái)體：是振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)源，在這里產(chǎn)生振動(dòng)。測(cè)量與掌握系統(tǒng)：用以測(cè)量振動(dòng)量值的大小，并對(duì)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)展各種掌握〔如定加速度掃頻、定位移掃頻等。振動(dòng)形式及振動(dòng)方式振動(dòng)：〔1〕振動(dòng)是物體圍繞平衡位置進(jìn)展的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一種形式。通常用一些物理量〔如位移、速度、加速度等〕隨時(shí)間變化的函數(shù)來表達(dá)個(gè)基準(zhǔn)位置的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這個(gè)運(yùn)動(dòng)在肯定的時(shí)間間隔后仍準(zhǔn)確地重復(fù)著，我們稱之為周期振動(dòng)。周期振動(dòng)可以用它的振動(dòng)位移x〔t〕為時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系來表示X(t)=x(t+T)2-1的正弦曲線表示TxTt2-1周期振動(dòng)的時(shí)間歷程圖中T的倒數(shù)稱為頻率

?=1TXmTXmTt2-2周期振動(dòng)的時(shí)間歷程振動(dòng)的分類〔2-1〕按振動(dòng)產(chǎn)生的緣由分自由振動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)的平衡破壞、只靠其彈性恢復(fù)力來維持的振動(dòng)。衰減知道停頓。率有關(guān)。種穩(wěn)定的周期性振動(dòng)。振動(dòng)的頻率接近系統(tǒng)的固有頻率?！?-2〕按振動(dòng)的規(guī)律分正弦振動(dòng)〔或稱簡(jiǎn)諧振動(dòng)：能用正弦〔或余弦〕性振動(dòng)，振動(dòng)的幅值和相位是隨時(shí)間變化，并可以推測(cè)。隨機(jī)振動(dòng)：不能用簡(jiǎn)潔的函數(shù)〔如正弦函數(shù)、余正弦函數(shù)、余弦函數(shù)等準(zhǔn)確地推斷、但可以用隨機(jī)過程來描述。其中還有隨機(jī)加隨機(jī)、隨機(jī)加隨機(jī)在加隨機(jī)、正弦加隨機(jī)加隨機(jī)、正弦加隨機(jī)?！?-3〕按振動(dòng)的自由度數(shù)目分單自由度振動(dòng)：確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)的幾何位置只需要一個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)多自由度振動(dòng)：確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)的幾何位置需要對(duì)多個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)。正弦振動(dòng)的描述：正弦振動(dòng)用下述數(shù)字方程式描述X=X

sin(ωt+φ)ω=2π?為角頻率mTφ初相角X 質(zhì)點(diǎn)離開基準(zhǔn)的最大位移〔亦稱單振幅位移〕m量值來表示，只要是正弦振動(dòng)規(guī)律，各參量就有固定的數(shù)學(xué)關(guān)系。由于運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度是位移對(duì)時(shí)間的變化率，所以振動(dòng)速度V可以將位移函數(shù)求導(dǎo)得到V=dx=ωXcosωt=ωX

sin(ωt+)=Vsin(ωt+)dt m

m 2 m 2式中V ωX 2π?Xm= m= m同樣，運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的加速度a是速度對(duì)時(shí)間的變化率

sin(ωt+π)=a

sin(ωt+π)dt式中a

m2π?2v=ω2X

m=4π2?2Xm= m m在振動(dòng)的描述中，常用以下量綱X——毫米〔mm〕振幅X-1mm〔單振幅〕m ma——重力加速度〔g〕g=9.8m/s2mf——赫茲隨機(jī)振動(dòng)的描述：隨機(jī)振動(dòng)中的隨機(jī)推力的計(jì)算rF=m·arrms式中：Fr 為隨機(jī)激振力m 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量總和a 隨機(jī)振動(dòng)的加速度總平方根r.m.s總平方根值的計(jì)算方法隨機(jī)振動(dòng)功率譜均方根值是其譜密度曲線下的總面積的開方E(X2)=

Sxx(ω)dω式中：Sxx(ω) 譜密度函數(shù)E(X2)…………功率譜均方根總均方根值a 是均方值E(X2)的正平方根r.m.sa計(jì)算加速度的均方根值Gr.m.s

=E(E(X2)AABCDEr.m.s振動(dòng)臺(tái)的選型依據(jù)被試產(chǎn)品〔含夾具〕的質(zhì)量和正弦振動(dòng)的最大加速度值〔或隨機(jī)振動(dòng)的均方根值〕的乘積、加30%余量確定額定激振力。依據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍選擇振動(dòng)臺(tái)的上、下限工作頻率。當(dāng)試驗(yàn)需要做水平振動(dòng)時(shí)應(yīng)配置水平滑臺(tái)。試驗(yàn)的其它標(biāo)準(zhǔn)，例如最大位移、最大速度、最大承載力量〔擴(kuò)展臺(tái)面的工作頻率〕等。工裝夾具設(shè)計(jì)根本原則當(dāng)試件體積比較小，而且外形比較規(guī)章時(shí)，試件可以用螺桿、壓板的方式把試件牢牢的固定在振動(dòng)臺(tái)面。但當(dāng)試件體積較大，而且外形簡(jiǎn)單時(shí)，這種固定方法明顯很困難，這時(shí)需要制作夾具，因此動(dòng)和能量不失真的傳遞給試件。對(duì)試件夾具的要求功率放大器功率放大器振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面試件夾具試件振動(dòng)掌握儀3-1振動(dòng)各局部傳遞關(guān)系圖大小將直接限制振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)工作的上限頻率。度大而重量輕。從夾具的材料、構(gòu)造、外形和制造工藝三方面考慮。A3剛材料，A3剛毅度高〔比重為7.8kg/dm味著振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的加速度削減。選擇鋁合金〔或美鋁合金〕重量大大降低〔比重為2.7kg/dm3或1.8kg/dm，剛度不如A，但可以加大材料厚度，外形上承受箱型構(gòu)造、半球構(gòu)造、封閉式構(gòu)造以及脛板構(gòu)造，在制造方法上承受整體鑄造、焊接工藝都能提高夾具的剛度，進(jìn)而提高夾具的一階共振頻率