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浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用

发布者:海安县万力铸造有限公司    发布时间:2018-01-02 13:35:00

    本文对机械振动的含义、类型、组成要素、研究内容及其危害与应用进行了阐述。机械振动广泛存在于机械运动中,它对于我们既有有利的一面,同时,也有着有害的一面。对于有利部分我们要加以利用,对于有害部分我们要加以避免。

  1 机械振动

  机械振动是一种特殊形式的运动,在这种运动过程中,机械系统将围绕平衡位置作往复运动。

  从运动学观点看,机械振动就是机械系统的位移、速度与加速度在某一数值附近随时间 的变化关系。如果这种关系是确定的,那么我们可以用函数关系表示为

  机械振动学是在力学模型的基础上,应用数学分析、实验测量和数值计算等方法研究结构振动的一般规律,解决实践中的振动问题,它是材料力学在动力学方面的扩展。

  2 机械振动的类型

  根据研究侧重点的不同,可以从不同角度对振动现象进行分类。

  按系统的输入(激励)类型分为三种:自由振动、强迫振动、自激振动。按系统的输出(响应)或者振动规律分为四种:简谐振动、周期性振动、瞬态振动、随机振动。按系统的自由度分为三种:单自由度系统的振动、多自由度系统的振动。按描述系统的微分方程可分为二种:线性振动、非线性振动。

  3振动系统的组成要素

  3.1 质量

  在力学模型中,质量被抽象为不变形的刚体。根据牛顿第二运动定律,若对质量作用一力 ,则此力与质量在与 相同方向获得的加速度 成正比。表示为

  3.2 弹性

  在力学模型中,弹簧被抽象为无质量而具有线性弹性的元件。弹性元件在振动系统中提供使系统恢复到平衡位置的弹性力,又称恢复力。恢复力与弹性元件两端的相对位移的大小成正比。

  3.3 阻尼

  在力学模型中,阻尼器被抽象为无质量而具有线性阻尼系数的元件。在振动系统中,阻尼元件提供系统运动的阻尼力,其大小与阻尼器两端相对速度成正比

  4 机械振动的研究内容

  随着机械工业和科学技术的发展,产品愈加复杂化,精度要求更高,性能要求更加稳定与高效,因此,振动问题已经成为必须解决的重要课题。

  机械振动常见的主要内容是:提高机械系统的抗振能力,防止系统发生共振的方法,避免系统发生自振,减振与隔振,噪声控制等等。

  5 机械振动的危害与应用

  机械振动在机械行业既有有利的一面,同时,也有着有害的一面。对于有利的一面,我们要予以利用;对于对人类有害的部分,我们要尽量减小,甚至避免。

  在机械工业和其它工业部门存在着难以计数的有害振动问题,这些问题常会引起巨大的损失,给人类的生产、生活带来难以想象的问题。以振动工程的理论、技术和方法来研究与解决这些问题,是当务之急。

  当振动量超过允许的范围,振动会加剧,影响机器零件的工作性能,使机器的零部件产生附加动载荷,减小零件的寿命。

  对于大型、高速回转的机械,因动态失稳而造成的重大恶性事故,已经发生数次。大型发电机机组由于急剧上升的振动可在几十秒钟之造成彻底解体,造成大量损失。甚至国外某些核电站发生事故就是由于这种原因造成的。

  在生产制造过程中,由于机械振动现象的存在,使生产出来的产品无法达到所要求的精度,造成大量的经济损失。

  大型工程结构因振动而引起的事故也时有发生。历史上发生过由于正步行进造成共振现象使桥发生坍塌现象。近代还发生过大型桥梁或冷却塔因“风激振动”而断裂、倒塌的事故。油轮由于在海上发生振动造成船体断裂,究其原因,也是机械振动问题所致。

  此外,由于机械振动所产生的噪音也会对人的身心健康造成极大的影响。事实上,可以说振动问题普遍地存在于工业生产和工程的各个领域。科学技术发展到今天,对许多工程项目来说,振动分析与控制,已经是一个项目成功与否的重要因素。

  同时,机械振动又有着有利的一面,大家日常听到的音乐就是各种乐器振动所产生的。工程中利用振动原理设计出了许多振动机械,例如振动输送机、振动打桩机、振动筛分机、振动机床、振动造型机等等。

  5 结语

  机械振动问题广泛存在于机械工业领域。它所造成的危害是我们必须解决的问题,因此,机械振动的控制与研究已经成为整个行业必须重视的问题。与此同时,机械振动也有着对人类有用的一面,人类利用机械振动可以完成不同的工艺过程。因此,机械振动是一把双刃剑,对于有益的方面,我们加以利用,而对于危害我们日常生活的方面,我们要尽量加以避免。