上次计算了不平衡情况下的起振力,这次考虑一下这个起振力引起的强制振动的位移吧。
无阻尼的1自由度运动方程式
mx“+kx=Pcosωt ・・・(1)
m:质量
k:弹簧常数
P:外力
假设是强迫振动,所以我们忽略瞬态,
X=Acosωt ・・・(2)
假设,代入公式 (1)
-mAω^2cosωt+kAcosωt=Pcosωt
A(k-mω^2)=P
由此,
A=Xo/|1-(ω/ωo)^2|=Xo/|1-(f/fo)^2|・・・(3)
其中,Xo=P/k
ωo^2= (2πfo) ^2=k/m
按钮,将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。
由 (3) 式得知m、k或固有频率fo和激振力P后,可求出机械的振动振幅A。
<示例>
一台振动筛,由四根劲度系数为 1 kN/mm 的弹簧支撑,包括激振器在内,总重 10 吨,采用不平衡激振器进行振动。当激振器的转速为 750 r/min,旋转体的质量为 500 kg,偏心距为 50 mm 时,振动筛的振幅是多少毫米?传递到地面的力是多少?
与前次相比,激振力P
频率f=750÷60=12.5 (Hz)
激振力P=mrω^2=500×0.05× (2π×12.5) ^2=154×10^3 (N)
(3)根据公式振动振幅A
Xo=P/K=154×10^3÷4000=38.5 (mm)
K=4×1000×1000 (N/m)
固有频率fo=1/2π*√{4×1000×1000/10000}=3.18 (Hz)
A=Xo/|1- (f/fo) ^2|=38.5÷{12.5^2/3.18^2-1}=2.66 (mm)
与上次“振动分析-19“振动绝缘-2””相比,力的传递率τ
τ=1/|1- (f/fo) ^2|
传递到地板的力Q为
Q=P÷{ (f/fo) ^2-1}=10.7×10^3 (N)
可以使用 FFT 分析仪测量传输效率(频率响应函数),也可以使用它进行以下计算。
例如,在安装精密设备时,有时需要通过预测设备因地面振动而产生的振动功率谱,来精确实施隔振措施。这可以通过将地面传递到精密设备的振动传递系数(频率响应函数)乘以地面的振动功率谱来计算。频率响应函数是通过使用振动激励器对精密设备进行正弦扫描来测量的。设备安装位置的地面振动则使用加速度传感器进行测量,以确定其功率谱。有关此乘法运算的示例,请参阅下文“功率谱与频率响应函数的乘法(均衡函数)”。
参考文献:实用机械振动学国枝正春著理工学社
(摘自2005年9月26日发行的电子邮件杂志)