《机械工程测试技术》实验指导书(8)

实验十一 拍振实验

一、实验目的

1．观察拍振现象，建立拍振的概念。 2．了解如何消除或减弱拍振的现象。

二、实验装置框图

电机 传感器 激振信号源 打印机 测振仪 QLVC-ZSA1

图15-1 实验装置框图

调压器 三、实验原理

当结构振动时，有时会产生所谓拍的现象。什么叫拍？如对简支梁系统施加两个频率接近、振幅不等的激扰力，使系统产生振动，用测振仪测得系统的横向水平振动波形如图15-2所示，其振幅是周期地变化，这种现象就叫做拍。总的来讲，两个频率接近、振幅不等的振动迭加就能形成拍。

y1 A1 T2 t 拍腹 T1 t y 2(A1-A2) t y2 A2 T拍 2(A1+A2) 拍腰

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图15-2 拍振现象

根据拍振理论，设两个频率接近、振幅不等的振动为：

y1?A1sin(?1t)y2?A2sin(?2t) （15-1）

y?y1?y2?A1sin(?1t)?A2sin(?2t)合振动 式中：A——合振动振幅 ?——初相角 A?y?Asin(?1??22t??) （15-2）

A1?A2?2A1A2cos(?2??1)t22 （15-3）

??tg?1(A1?A2A1?A2tg?2??12t) （15-4）

分振动y1、y2与合振动y的波形如图15-2所示，合振动的频率及周期为： f合? T合?f1?f221f合???1??24? （15-5）

4??1??2 （15-6）

合振动的振幅随时间在最大振幅Amax与最小振幅Amin间作周期变化，就形成了拍，如图15-2虚线所示，其中：

最大振幅 Amax?A1?A2 最小振幅 Amin?A1?A2

在拍振图形上，有最大振幅的一段叫拍的腹，有最小振幅的一段叫拍的腰，腰和腹总是间隔地出现的。在单位时间内腰或腹出现的次数叫拍的频率f拍，振幅大小改变一次的时间叫拍的周期T拍。

f拍?f2?f1? T拍?1f拍??2??12? （15-7）

2??2??1 （15-8）

从（15-7）式可知，两个分振动的频率相差越小，拍振动的周期就越大。 四、实验方法

1．将传感器置于简支梁上，用来测量简支梁振幅A。

2．用调速电机对简支梁施加频率为f1的激扰力，使产生振幅为A1的分振动，用虚拟式FFT分析仪测量出频率f1，记下f1、A1、调压器刻度。关掉调压器。

3．用电动式激振器对简支梁施加频率为f2的激扰力，使产生振幅为A2的分振动。

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调整激振频率和幅值，使满足f1A2。记下f2、A2值。

4．分振动频率、幅值不变，用调速电机和电动式激振器同时对简支梁激振。传感器测得的振动经测振仪变换成位移信号后输入示波器显示。

五、实验结果与分析

1．实验数据

表15-1

频 率 幅 值 分 振 动y1 f1=（ ）Hz A1=（ ）?m 分 振 动y2 f2=（ ）Hz A2=（ ）?m 2．绘出在示波器上观察到的拍振波形。

3．根据表15-1数据计算Amax、Amin、f合、f拍、T拍。

4．如微微改变激振器频率f2或电机转速(f1)，观察拍的频率f拍的变化。实验与理论是否一致？

5．对结构来讲，拍是不利的现象，如果拍的最大振幅大于允许值，则必须消除或减弱拍的现象。你用什么方法来改变拍的现象呢？

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实验十二 主动隔振实验

一、实验目的

1．建立主动隔振的概念。 2．掌握主动隔振的基本方法。

3．学会测量主动隔振系数和隔振效率。

二、实验装置图

调速电机

调压器

空气隔振器 螺钉

偏心质量 激振信号源 x 测振仪 y QLVC-ZSA1 螺钉 传感器 图16-1 实验装置框图

三、实验原理

在厂矿中，运行中的机器是很大的振源，它通过机脚、支座传至基础或基座。主动隔振就是隔离振源，使振源的振动经过减振后再传递出去，从而减小振源振动对周围环境和设备的影响。主动隔振又称为积极隔振或动力隔振。

隔振的效果通常用隔振系数?和隔振效率E来衡量。隔振系数定义式为 ??隔振后传给基础的力幅隔振前传给基础的力幅F2F1 （16-1）

由（16-1）式可知，测量主动隔振的隔振系数涉及到动载荷的测量，测试较复杂，要精确测量很困难。在工程实际中，测量主动隔振系数常用间接方法： 通过基础隔振前、后的振幅值A1、A2计算隔振系数?： ??隔振后的振幅隔振前的振幅?A2A1 （16-2）

当已安装了隔振器再测量隔振前基础的振动时，为避免拆掉隔振器的麻烦（有的不允

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许再拆），可采用垫刚性物块办法，将隔振器“脱离”，然后测基础振动。这种方法带来的误差不是太大，本实验也采用了这一方法。 隔振效率E定义式为：

隔振效率E?(1??)?100% （16-3） 当频率比0???2时，??1，即A2?A1，隔振器没起隔振作用。当频率比??2时，即A2?A1，隔振器起到了隔振作用。当频率比趋于1时，即f1?fo时，振动幅值很大，这一现象叫共振。共振时，被隔离体系不可能正常工作。??0.8~1.2为共振区，消除共振必须减小或增加5%的频率，所以无论阻尼大小，只有当??2时，隔振器

才发生作用，隔振系数的值才小于1。因此，要达到主动隔振目的，弹性支承固有频率fo的选择必须满足f1/fo?2时，当f1/fo?2时随着频率比的不断增大，隔振系

数值越来越小，即隔振效果越来越好。但f1/fo也不宜过大，因为f1/fo大意味着隔振装置要设计得很柔软，静挠度要很大，相应地体积要做得很大，并且安装的稳定性也差，容易摇晃。另一方面，f1/fo?5后，?值的变化并不明显，这表明即使弹性支承设计得更软，也不能指望隔振效果有显著的改善。故实际中一般采用f1/fo?3~5，相应的隔振效率E可达到（80～90）%以上。

四、实验方法

1．松开隔振装置上平台的四颗螺帽使隔振器起作用。然后开动偏心调速电机，当偏心电机的转频等于系统的固有频率时：隔振装置产生共振。此时传给基础的振A2较大，隔振装置末起作用。当偏心电机的转频大于系统的固有频率时，隔振装置起到了隔振作用。此时传给基础的振幅值A2较小。

2．锁紧隔振装置上平台的螺帽，使隔振器不起作用，再测量出隔振前基础的振幅值A1。

3．调节电压值，测量出隔振前和隔振后在不同电压值时的振幅值A1和A2填入表

16-1中。注意调压器电压一般在50～120V范围内调节使用。

五、实验结果与分析

1．实验数据 表16-1

调压器电压伏值（V） 隔振前基础幅值(?m) 隔振后基础幅值(?m) 2．根据间接方法，按式（16-2），（16-3）计算出隔振系数?和隔振效率E。

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