浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用

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浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用辽宁工程技术大学 -赵春晓 金忠峰Academ ic学术摘要 ：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-面 ，同时 ，也有着有害的-面。对于有利部分我们要力I：1以利用 ，对于有害部分我们要力I：1以避免。

1机械振动机械振动是-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-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x )(1)式中，是时间，为横坐标， 是位移、速度、加速度 ，为纵坐标。

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-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、白激振动。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-力F，则此力与质量在与 F相同方向获得的加速度j成正比。表示为F (2)式 (2)中的比例常数m为刚体质量，是惯性的-种量度。对于扭振系统，广义力为扭矩M，广义加速度为角加速度 ，则扭矩与角加速度成正比表示为M ： (3)式 (3)中的比例常数J为刚体绕其旋转中心轴的转动惯量，质量 m和转动惯量 J是表示力 (力矩)和加速度 (角加速度)关系的元件。

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。

，～七 2- 1)(4)式 (4)中负号表示弹性恢复力F与相对位移的方向相反，k为LP./#，J常数，通常称为弹簧常数或弹簧刚度。扭转弹簧产生的是恢复力矩，扭转弹簧的位移是角度。

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F-c 2-毫)(5)式 (5)中负号表示阻尼力的方向与阻尼器两端相对速度的方向相反，c为比例常数，称为阻尼系数。

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，振动问题己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-面，同时，也有着有害的-面。对于有利的-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/Ju，0，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↑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降造成极大的影响。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∑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-个项目成功与否的重要因素。

同时，机械振动又有着有利的-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。

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-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-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。