機械設備振動源特性測試方法研究

楊順利 孫君勇

摘 要：機械噪聲作為船舶的主要噪聲源之一，一直是船舶振動降噪研究的重點。設備激勵特性的精確控制是機械系統定量聲學設計的基礎。本文全面介紹了機械設備的噪聲和振動控制特性，包括其傳遞噪聲和振動能量的能力、不同條件下電源的性能特性以及與裝配基座的連接特性。它在振動能量、振動和聲輻射等領域具有重要的研究價值。

關鍵詞：機械設備;振動源;特性測試

1機械設備激勵特性的概述

為了描述機械設備的振動激勵特性，主要問題是確定哪些參數代表聲源的強度特性，以及如何通過簡單的技術或理論獲得這些參數的數據。這些參數應用于相同的類型或比例對設備進行比較或與邊界曲線進行比較，并為開發低噪聲振動系統和聲學結構（如船舶聲學）提供基本數據。對于不同的應用，設備定時的描述參數可以相同。例如，對于同一類型的簡單設備的比較，特征描述參數顯然比聲學設計中使用的參數具有更簡單和更直觀的數據。然而，為了進行準確的研究，有必要全面地再現設備的振動強度參數。

對于不同的應用，有許多參數可以反映設備的振動強度，如強大的速度（加速度）、輸出功率等，如質心處的激振力、質心處的振動速度，足部的興奮，足部的振動旋轉（速度）輸入基座的功率流等。對于不同的參數，有不同的測量和評估方法，如根據牛頓理論方法測量力或力矩，通過相互作用測量力，通過在機器底座上加載不同質量塊等測量激振力。在不同的測量和評估系統中有各種簡化假設，以便于實際應用，例如：例如，恒功率源或恒速度源，忽略相位關系，忽略某些運動自由度，忽略自由度之間的聯系等。

2功率流測量方法的原理

功率流表示單位時間內結構輸入或輸出的能量，即相互作用力所做的功率，用公式表示為：

式中的Fi及Vi分別代表結構上某點處的作用力和相應速度的瞬時值。按時間平均的功率流要比瞬時值重要的多，通常所說的功率流就是指的時間平均功率流。如果力和速度是作簡諧變化的，則：

3 激勵力直接測量方法測量原理

通過壓電傳感器可以測量機器底座從設備振動傳遞到底座的動力。通常，力傳感器安裝在底座和底座之間，以便設備產生的功率通過力傳感器傳輸到底座。強行傳感器的安裝和拆卸必須將設備從底座上拆下，這使得實際應用變得困難。然而，與其他間接測量方法（即無力傳感器的力估算方法）相比，直接測量方法減少了測量不確定度的來源，并且在準確性方面具有優勢。特別是在實驗室試驗中，直接測力方法仍然是可取的。通常使用直接法測得的力作為準確值來評估間接漫畫估算值的準確性。

由于力傳感器的安裝方法不同，力測量值可能不同，因此必須校正力傳感器的輸出數據。力傳感器有兩種安裝方法。除了在機座和底座之間安裝力傳感器外，還可以使用另一種安裝方法，即將力傳感器安裝在機座和螺栓固定螺釘之間，使螺釘穿過力傳感器。這使得安裝力傳感器更容易。在這兩種情況下，力傳感器的輸出信號不同，必須校正從設備傳輸到基座的激勵力F的準確值。擰緊時，f通過兩種方式轉移到底座上，第一種方式是通過機器的上半部分、螺栓和底座表面的下半部分;第二條路徑穿過機器底座的下半部分和底板的上半部分。這樣，傳感器僅能測量到通過兩條途徑之一的部分力，因此對力傳感器的讀數應引入修正量a，它等于：

4設備安裝對基座導納測量的影響

設備設置依據的機械批準（速度限制或加速度增加）是測試振動傳輸、振動源特性和振動分離設計時的一個重要參數。通常需要在原始狀態下測量訪問數據（設備未安裝在基座上）。如前所述，在間接評估設備的興奮性之前，有必要測量基本傳輸功能，這實際上是基礎加速度的增加。

然而在實踐中拆卸設備非常困難，而且往往需要在設備安裝狀態下對其進行測量。目前，由于設備測量塊的存在，測量記錄將導致錯誤。在什么情況下可以忽略此錯誤？如果這一條件易于滿足，技術測量的難度將大大降低。本文從理論和實驗兩方面分析了剛性和彈性安裝（包括單點連接和多點安裝）下輸入和傳輸授權的測量誤差，并在頻率范圍內進行了分析。推導過程中涉及的參數是時域信號的傅里葉變換。加速度和加速度阻抗簡稱為輸入和阻抗。分析的基本假設是：設備與底座之間的裝配點可以視為點接觸;底座的彎曲強度不會因加載設備而改變;系統是線性的;忽略絕緣體的質量。

5多點多激勵狀態

除非在頻帶中忽略每個安裝點之間的連接，并且設備僅由垂直力刺激，否則實際工程中的一點一激發組件是困難的。在機器實踐中，忽略瞬時激勵和水平激勵，即忽略相互激勵。僅考慮多點組件的傳遞耦合。

在考慮傳輸耦合和互連時，統一采用有效記錄的概念。在有效記錄分析中，不僅要單獨檢查轉移耦合和倒數耦合，而且只要公式中包含的單個點被有效批準所取代，這些公式的矩陣形式也可用于分析多點和多刺激狀態的振動，以便在這種復雜情況下輕松獲得所需的結果。基于有效可達性的多點安裝和多刺激下的結構聲源描述符（即振動源描述符）是反映振動聲源特性的最佳參數，使振動源的能量和功率輸出分析更加清晰。

6結語

自由振動速度作為振動源的唯一特征參數，可用于機械實踐，由設備的固有特性決定，在船舶聲學設計中應發揮更大的作用。由于自由振動速度不受試驗環境的影響，尤其是基本性能因此，最好將其用作船舶裝載裝置出廠試驗的振動極限參數，以避免在使用該參數進行電流響應緩解時，基礎電壓過度干擾的問題。

參考文獻：

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[5] 申永勝.機械原理教程[ M ].北京：清華大學出版社，2005.

作者簡介：

楊順利（1980-），男，漢族，山東菏澤人，專科，助理工程師，研究方向：機械電氣。

孫君勇（1979-），男，漢族，山東濟南人，本科，助理工程師，研究方向：機械電氣。