《机械工程测试技术》实验指导书(9)

实验十三 被动隔振实验

一、实验目的

1．建立被动隔振的概念。 2．掌握被动隔振的基本方法。

3．学会测量、计算被动隔振系数和隔振效率。 4．解释什么是被动隔振。

二、实验装置图

本实验用在电动式激振器激励下振动的简支梁模拟地基，用质量块m模拟被隔振的仪器设备，实验装置与测试仪器框图如图17-1所示。

传感器I 激振器 传感器II 质量

激振信号源 打印机 空气隔振器 x y 测振仪 QLVC-ZSA1 图17-1 实验装置框图

三、实验原理

振动隔离是消除与减小振动危害的重要途径之一。在厂矿，振源通常是振动较大的机器设备，振源的振动通过地基传至周围环境和仪器设备。对于精密仪器和设备，为了使外界振动尽可能少地传到系统中来，就需将它与地基隔离开来，称为被动隔振或消积隔振。

被动隔振是为了防止周围环境的振动通过机脚、支座传至需要保护的精密仪器和设备，故又称为防护隔振，其目的在于隔离或减小振动的传递，也就是隔离响应，使

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精密仪器和设备不受基座运动而引起的振动的影响。

被动隔振的力学模型如图17-2所示，被隔振的设备置于减振器上，将设备与振动的地基隔离开。设备的质量为m，减振器的刚度为k、阻尼系数为c。

m c k x2 x1 图17-2 被动隔振的力学模型

被动隔振的振源是地基。被动隔振的效果可用隔振系数或隔振效率来衡量。其定义式为：

隔振系数??设备隔振后的振幅值振源振幅A1A2 （17-1）

隔振效率E?(1??)?100% （17-2） 若振源为地基的垂直简谐振动x1?A1sin(?t)，由振动理论可知： ??A2A1?1?(2??)2222 （17-3）

(1??)?(2??)式中： 阻尼比?? 频率比?? 当频率比0???12?1nA1A2

?f1fo激振频率隔振系统固有频率

22时，??1，即A2?A1，隔振器没起隔振作用。当频率比??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，要避开共振区应使频率增加或减小5%，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，要达到隔振目的，弹性支承固有频率fo的选择必须满足f1/fo? 当f1/fo?2。

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，并且安装的稳定也差，容易摇晃。另一方面，f1/fo?5

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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．将传感器I、Ⅱ分别置于简支梁和质量块上，用来测量简支梁振幅A1和质量块振幅A2。并将传感器I、Ⅱ的输出分别接入测振仪的1、2通道。

2．激振信号源输出正弦信号驱动电动式激振器，对简支梁激振。将激振频率f1由低向高调节，分别测出简支梁振幅A1和质量块振幅A2，将数据记录在表17-1中。当刚出现A2?A1时，说明刚满足f1/fo?作用的最低频率。

2，这时的激振频率f1就是隔振器能起到隔振

五、实验结果与分析

表17-1

激振频率 f1(Hz) 频率比 λ=f1/fo 振幅A1 (?m) 1．实验数据。用共振法测出隔振系统固有频率f0填入()Hz

振幅A2 隔振系数 (?m) 隔振效率 E=(1-η)100% η=A2/A1 1． 根据表17-1绘出E-λ隔振特性曲线。

E 0 1 2 3 4 5 2 ?

17-3隔振特性曲线

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实验十四 油阻尼减振器减振实验

一、实验目的

1．建立阻尼减振的概念。

2．掌握油阻尼减振器的性能、应用及其安装调整方法。 3．验证阻尼减振理论。

二、实验装置图

三、实验原理

所谓减振就是设法消耗系统的振动能量。阻尼减振器是利用阻尼材料来消耗振动能量，实现减振。油阻尼减振器是靠流体的粘性阻尼来消耗振动能量，实现减振。

油阻尼减振器的构造及原理如图18-2所示，固定在共振梁1中部的活塞2伸入具有1：20斜度的油缸3中，活塞外圆也制成1：20的斜度。油缸中装入润滑油或硅油，活塞与油缸之间的间隙，利用调整块4改变油缸体高度来实现。调整块共有3块，厚度分别为5， 10， 10mm，可以组成间距为5mm的不同厚度， 5， 10， 15， 20， 25m，从而得到不同的间隙值。

安装阻尼器时，必须避免因安装误差而使阻尼器上产生附加的摩擦力，故油缸与活塞之间应有“自位”作用。“自位”作用是这样产生的，使底座5上孔的直径大于油缸下方光杆的直径，即使它们之间存在较大的间隙，当油缸与活塞接触时，在接触压力的作用下，油缸就可以在这个间隙范围内自动移位，使摩擦力减小乃至消除。如

油阻尼减振器 集中质量 传感器 激振器 激振信号源 测振仪 QLVC-ZSA1 图18-1 实验装置框图

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图(18-2)所示。

图18-2 图18-3

如将油缸上升到活塞的间隙δ=0(图18-3中，a,0两点重合)，以此作为移动油缸的起点，则δ与油缸移动距离x的关系推导如下：

油缸斜角a?tg?1故δ=0.05x

距离x靠改变垫块的厚度和数目来实现，x每改变1mm，间隙改变0.05mm。x每改变5mm，间隙改变0.25mm。

间隙δ改变意味着阻尼改变。根据单自由度系统振动理论，当间隙δ确定以后，系统有一确定的幅频特性曲线。不同间隙对应一簇幅频特性曲线。当f>>f0时不管阻尼大小，振幅A渐渐趋近于A0，幅频特性曲线渐渐趋近于A=A0的水平直线。从绘出的幅频特性曲线簇上确定出A0和Amax后，可以求出系统的固有频率f0和不同间隙时的阻尼比ζ如下：

固有频率f0?共振频率fA （18-1） 阻尼比??式中：Amax——共振峰值

A0——近似于惯性区里幅频特性曲线的最小值

A02Amax120?252? 而

0R δ o a x ?x?tga

（18-2）

四、实验方法

1．传感器置于简支梁上，用来测量其振幅A，传感器的输出接入测振仪。

2．激振信号源输出正弦信号驱动电动式激振器，对简支梁激振，使简支梁产生受迫振动。

3．将激振频率由低向高调节，在共振峰附近依次记录下激振频率f和简支梁的振

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