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三 面 切 書 機 振 動 分 析 的 階 次 跟 蹤 方 法 文 章 編 號 一 一 一 三 面 切 書 機 振 動 分 析 的 階 次 跟 蹤 方 法 易 立 新 , 王 民 北 京 工 業(yè) 大 學(xué) 先 進 制 造 技 術(shù) 實 驗 室 , 北 京 摘 要 旋 轉(zhuǎn) 機 械 的 固 有 特 性 導(dǎo) 致 其 在 運 行 過 程 中 會 產(chǎn) 生 振 動 , 當 振 動 過 于 強 烈 時 , 會 導(dǎo) 致 機 器 工 作 異 常 , 甚 至 產(chǎn) 生 生 產(chǎn) 事 故 。 如 何 有 效 地 控 制 振 動 , 成 為 工 程 技 術(shù) 人 員 的 一 個 重 要 研 究 課 題 。 采 用 階 次 分 析 方 法 對 三 面 切 書 機 振 動 進 行 測 試 分 析 , 確 定 振 動 產(chǎn) 生 的 原 因 。 為 進 一 步 的 控 制 和 降 低 三 面 切 書 機 的 振 動 提 供 參 考 和 依 據(jù) 。 關(guān) 鍵 詞 振 動 與 波 三 面 切 書 機 階 次 跟 蹤 振 動 測 試 中 圈 分 類 號 珊 文 獻 標 識 碼 · 一 環(huán) 姓 刀 召 材 藝 盯 盯 , , 而 , 沈 一 一 一 一 對 于 印 后 加 工 的 裝 訂 生 產(chǎn) 線 , 當 其 中 的 三 面 切 書 機 的 轉(zhuǎn) 速 達 到 一 定 值 的 時 候 , 其 振 動 急 劇 增 大 , 導(dǎo) 致 工 作 異 常 , 致 使 整 條 生 產(chǎn) 線 的 生 產(chǎn) 效 率 無 法 提 高 。 為 了 提 高 生 產(chǎn) 線 的 工 作 效 率 , 必 須 分 析 三 面 切 書 機 振 動 異 常 產(chǎn) 生 的 原 因 , 為 降 低 三 面 切 書 機 的 振 動 及 結(jié) 構(gòu) 改 進 提 供 參 考 和 依 據(jù) 。 階 次 跟 蹤 方 法 旋 轉(zhuǎn) 機 械 的 振 動 與 機 械 的 轉(zhuǎn) 速 有 著 密 切 的 關(guān) 系 , 如 機 械 轉(zhuǎn) 軸 的 質(zhì) 量 不 平 衡 、 軸 線 不 對 中 、 齒 輪 制 造 精 度 較 低 等 都 會 引 起 機 械 系 統(tǒng) 振 動 。 一 個 單 軸 或 多 軸 組 成 的 旋 轉(zhuǎn) 機 械 , 其 激 勵 主 要 是 周 期 性 激 勵 , 根 據(jù) 傅 立 葉 變 換 , 周 期 性 信 號 是 由 基 波 信 號 和 一 系 列 頻 率 為 基 波 整 數(shù) 倍 的 諧 波 信 號 組 成 。 旋 轉(zhuǎn) 機 械 的 激 勵 信 號 也 是 由 基 波 和 諧 波 信 號 組 成 。 機 械 系 統(tǒng) 會 對 激 勵 產(chǎn) 生 同 頻 率 的 響 應(yīng) 。 當 機 械 系 統(tǒng) 的 轉(zhuǎn) 速 改 變 時 , 激 勵 的 頻 率 和 幅 值 會 隨 著 機 械 轉(zhuǎn) 速 的 改 變 產(chǎn) 生 變 化 , 機 械 系 統(tǒng) 的 響 應(yīng) 也 會 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 變 化 , 當 激 勵 頻 率 與 機 械 結(jié) 構(gòu) 的 固 有 頻 率 接 近 或 相 等 時 , 機 械 系 統(tǒng) 的 振 動 會 急 劇 增 加 , 導(dǎo) 致 機 械 工 作 異 常 。 階 次 分 析 方 法 是 識 別 旋 轉(zhuǎn) 機 械 振 動 與 旋 轉(zhuǎn) 速 度 關(guān) 系 的 重 要 方 法 之 一 。 當 旋 轉(zhuǎn) 機 械 升 降 速 時 , 激 勵 收 稿 日 期 刀 一 作 者 簡 介 易 立 新 一 , 男 , 湖 北 人 , 碩 士 研 究 生 。 力 頻 率 以 及 振 動 信 號 的 頻 率 隨 轉(zhuǎn) 速 改 變 而 變 化 。 在 這 種 情 況 下 , 不 滿 足 傅 立 葉 變 換 對 信 號 的 平 穩(wěn) 性 要 求 。 因 此 不 能 用 常 規(guī) 的 頻 譜 分 析 法 進 行 分 析 。 為 了 解 決 這 一 問 題 , 在 階 次 分 析 中 , 對 振 動 信 號 不 再 是 等 時 間 采 樣 , 而 是 采 用 等 角 度 采 樣 , 即 轉(zhuǎn) 軸 每 轉(zhuǎn) 過 一 定 的 角 度 對 振 動 信 號 采 樣 一 次 。 采 樣 頻 率 隨 轉(zhuǎn) 速 變 化 而 變 化 , 轉(zhuǎn) 速 越 高 , 采 樣 頻 率 越 高 , 轉(zhuǎn) 速 越 慢 , 采 樣 頻 率 越 低 。 在 角 域 內(nèi) , 振 動 信 號 變 成 了 平 穩(wěn) 信 號 。 在 角 域 內(nèi) 對 振 動 信 號 進 行 譜 分 析 得 到 的 譜 圖 稱 為 階 次 譜 。 譜 圖 中 橫 坐 標 反 應(yīng) 旋 轉(zhuǎn) 機 械 振 動 頻 率 與 轉(zhuǎn) 速 的 比 值 , 即 階 次 , 縱 坐 標 反 應(yīng) 振 動 信 號 的 幅 值 。 階 次 分 析 的 主 要 方 法 有 階 次 譜 圖 、 三 維 譜 陣 圖 和 階 次 譜 陣 圖 三 種 形 式 。 階 次 譜 圖 是 二 維 譜 圖 , 它 顯 示 的 是 某 一 轉(zhuǎn) 速 下 振 動 幅 值 隨 轉(zhuǎn) 速 階 次 的 分 布 。 即 橫 坐 標 是 轉(zhuǎn) 速 的 階 次 , 縱 坐 標 是 振 動 的 幅 值 。 三 維 譜 陣 圖 又 稱 瀑 布 圖 是 旋 轉(zhuǎn) 機 械 升 、 降 速 時 振 動 信 號 分 析 的 一 種 常 用 方 法 , 以 轉(zhuǎn) 速 、 頻 率 和 幅 值 構(gòu) 成 三 維 坐 標 , 三 維 譜 陣 圖 顯 示 了 振 動 信 號 頻 譜 隨 轉(zhuǎn) 速 的 變 化 。 由 固 有 頻 率 引 起 的 振 動 頻 率 不 隨 轉(zhuǎn) 速 的 變 化 而 變 化 , 由 轉(zhuǎn) 軸 旋 轉(zhuǎn) 產(chǎn) 生 的 振 動 頻 率 隨 轉(zhuǎn) 速 變 化 而 變 化 , 三 維 譜 陣 圖 可 識 別 機 械 的 固 有 頻 率 。 階 次 譜 陣 圖 分 別 是 以 轉(zhuǎn) 速 、 階 次 、 階 次 幅 值 譜 為 坐 標 , 按 等 速 間 隔 排 列 的 一 組 階 次 譜 圖 。 它 比 三 維 譜 陣 圖 更 能 精 確 地 識 別 旋 轉(zhuǎn) 機 械 與 轉(zhuǎn) 速 有 關(guān) 的 振 動 特 性 。 年 月 噪 聲 與 振 動 控 制 第 期 實 驗 裝 置 及 測 點 和 參 考 轉(zhuǎn) 速 的 選 取 實 驗 儀 器 的 選 擇 本 次 實 驗 采 用 的 儀 器 設(shè) 備 是 丹 麥 公 司 的 巧 多 分 析 系 統(tǒng) 軟 件 , 配 有 刃 分 析 軟 件 , 階 次 分 析 軟 件 , 加 速 度 傳 感 器 、 紅 外 線 測 速 計 。 實 驗 目 的 本 次 實 驗 的 目 的 是 確 定 三 面 切 書 機 高 速 運 轉(zhuǎn) 時 振 動 異 常 產(chǎn) 生 的 原 因 , 為 降 低 振 動 提 供 參 考 依 據(jù) 。 機 不 能 長 時 間 正 常 工 作 。 書書書書書書書書助助 、、 、、 尹尹 尸 戶戶 比比 亡 圖 三 面 切 書 機 機 構(gòu) 示 意 圖 圖 三 面 切 書 機 的 傳 動 圖 測 點 安 排 , 如 圖 所 示 , 三 面 切 書 機 運 動 主 要 由 兩 部 分 組 成 , 一 是 供 紙 輪 將 紙 傳 送 到 切 紙 的 位 置 , 當 切 紙 完 成 后 , 供 紙 輪 又 將 紙 送 離 切 紙 的 位 置 。 二 是 偏 心 凸 輪 驅(qū) 動 刀 架 上 下 運 動 , 切 刀 隨 刀 架 上 下 運 動 完 成 切 紙 過 程 。 當 供 紙 導(dǎo) 軌 振 動 過 大 時 , 導(dǎo) 致 紙 張 定 位 不 準 , 切 紙 精 度 降 低 。 刀 架 質(zhì) 量 較 大 , 其 重 力 作 用 在 凸 輪 上 , 是 導(dǎo) 致 三 面 切 書 機 振 動 最 主 要 的 激 勵 源 。 因 此 測 點 選 擇 在 供 紙 導(dǎo) 軌 和 刀 架 導(dǎo) 軌 上 。 由 于 切 書 機 的 機 架 是 箱 體 結(jié) 構(gòu) , 并 且 結(jié) 構(gòu) 比 較 大 , 是 整 個 機 器 的 薄 弱 環(huán) 節(jié) , 在 機 架 上 也 選 擇 幾 個 測 點 。 參 考 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇 。 圖 是 三 面 切 書 機 驅(qū) 動 凸 輪 運 動 的 傳 動 系 統(tǒng) , 為 了 測 量 的 方 便 , 選 擇 齒 輪 的 傳 動 軸 轉(zhuǎn) 速 作 為 參 考 轉(zhuǎn) 速 。 齒 輪 與 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 比 。 齒 輪 與 凸 輪 同 軸 , 參 考 轉(zhuǎn) 速 與 凸 輪 轉(zhuǎn) 速 比 也 是 。 實 驗 結(jié) 果 及 分 析 三 面 切 書 機 在 空 載 下 加 速 , 一 直 加 速 到 空 載 允 許 的 最 高 轉(zhuǎn) 速 , 即 本 小 時 。 當 切 書 機 工 作 速 度 接 近 本 小 時 , 振 動 開 始 急 劇 增 加 。 當 轉(zhuǎn) 速 達 到 本 小 時 , 切 書 機 振 動 變 得 十 分 劇 烈 , 切 書 圖 三 面 切 書 機 前 階 階 次 譜 陣 云 圖 由 于 所 有 測 點 振 動 信 號 的 譜 圖 比 較 類 似 , 選 擇 機 架 導(dǎo) 軌 振 動 信 號 做 分 析 。 圖 、 圖 分 別 是 三 面 切 書 機 機 架 導(dǎo) 軌 振 動 信 號 的 三 維 譜 陣 云 圖 、 階 次 譜 陣 云 圖 。 從 圖 可 以 看 出 , 在 處 , 當 轉(zhuǎn) 速 超 過 , 三 面 切 書 機 振 動 十 分 強 烈 。 當 轉(zhuǎn) 速 超 過 , 在 處 , 三 面 切 書 機 同 樣 振 動 十 分 劇 烈 。 而 且 振 動 頻 率 沒 有 隨 轉(zhuǎn) 速 增 加 而 增 加 。 因 此 三 面 切 書 機 在 和 附 近 存 在 固 有 頻 率 。 從 圖 可 以 看 出 , 在 轉(zhuǎn) 速 階 處 , 當 參 考 轉(zhuǎn) 速 接 近 , 即 本 每 小 時 , 振 動 開 始 劇 烈 增 加 。 當 轉(zhuǎn) 速 達 到 左 右 時 , 振 動 達 到 最 大 值 。 隨 后 , 振 動 隨 轉(zhuǎn) 速 增 加 開 始 逐 漸 減 小 。 當 轉(zhuǎn) 速 超 過 時 , 在 轉(zhuǎn) 速 階 處 振 動 非 常 小 , 但 在 轉(zhuǎn) 速 階 次 , 振 動 開 始 加 劇 , 當 轉(zhuǎn) 速 達 到 時 , 振 動 幅 值 達 到 最 大 值 。 然 后 振 動 逐 漸 減 弱 。 旋 轉(zhuǎn) 機 械 升 降 速 的 過 程 中 , 當 轉(zhuǎn) 軸 旋 轉(zhuǎn) 產(chǎn) 生 的 激 勵 力 基 波 及 其 諧 波 頻 率 接 近 或 等 于 機 械 結(jié) 構(gòu) 的 固 有 頻 率 時 , 在 基 頻 或 諧 波 頻 率 處 激 起 的 振 動 較 劇 烈 , 當 激 勵 力 基 頻 或 諧 波 頻 率 離 固 有 頻 率 較 遠 時 , 激 起 的 振 動 越 小 。 當 參 考 轉(zhuǎn) 速 達 到 時 , 參 考 轉(zhuǎn) 速 的 階 頻 率 和 凸 輪 轉(zhuǎn) 速 的 第 八 階 頻 率 與 固 有 頻 率 最 接 近 , 在 轉(zhuǎn) 速 的 階 處 , 三 面 切 書 機 的 振 動 較 大 。 從 圖 可 以 看 出 , 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 是 。 在 階 次 處 , 當 轉(zhuǎn) 速 為 時 , 凸 輪 軸 激 勵 力 的 次 諧 波 頻 率 也 與 固 有 頻 率 接 近 , 振 動 也 較 大 。 同 樣 的 道 理 , 在 參 考 轉(zhuǎn) 三 面 切 書 機 振 動 分 析 的 階 次 跟 蹤 方 法 速 的 階 處 , 當 參 考 轉(zhuǎn) 速 達 到 時 , 凸 輪 轉(zhuǎn) 速 的 次 諧 波 頻 率 與 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 接 近 。 此 時 三 面 切 書 機 固 有 頻 率 是 。 同志加湘 、二 待 七 一 口 … … 目 , , , “ , 二 七… 二 翻 七 ﹄瀚 ﹄瀚。 二 目 一 側(cè)尸一認日以一巾川川呷一 圖 切 書 機 階 次 譜 圖 參 考 轉(zhuǎn) 速 司回 ﹄加 婦 ﹄九 二 甲 … “ 二 ‘ 比 白 二 湘 “ 心 ,‘ 一 , 二 腸 ‘ 腸 ” 么 … 熱﹄﹄ 卜 儼 八 獷 牙 幼 聲 。 , 諸 、 ‘ 一 ‘ 圖 切 書 機 階 次 譜 圖 參 考 轉(zhuǎn) 速 管 激 勵 力 較 大 , 在 參 考 轉(zhuǎn) 速 的 階 次 處 和 階 次 處 , 振 動 仍 小 于 時 階 次 處 的 振 動 。 從 上 面 的 分 析 可 知 , 導(dǎo) 致 切 書 機 振 動 異 常 最 主 要 的 原 因 是 參 考 轉(zhuǎn) 速 轉(zhuǎn) 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 基 次 頻 率 及 凸 輪 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 八 次 諧 波 頻 率 與 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 接 近 或 重 合 。 要 提 高 三 面 切 書 機 的 工 作 轉(zhuǎn) 速 , 一 種 方 法 是 改 進 三 面 切 書 機 的 結(jié) 構(gòu) , 盡 可 能 提 高 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 。 三 面 切 書 機 采 用 的 是 偏 心 凸 輪 結(jié) 構(gòu) 驅(qū) 動 刀 架 上 下 往 復(fù) 運 動 。 刀 架 的 重 量 作 用 在 偏 心 凸 輪 , 刀 架 越 重 , 激 勵 力 越 大 同 樣 轉(zhuǎn) 速 條 件 下 , 結(jié) 構(gòu) 振 動 的 響 應(yīng) 也 越 大 。 因 此 , 減 輕 刀 架 質(zhì) 量 也 能 夠 降 低 三 面 切 書 機 的 振 動 , 提 高 工 作 轉(zhuǎn) 速 。 可 以 通 過 采 用 輕 質(zhì) 的 鑄 鋁 件 代 替 鑄 鐵 件 做 為 刀 架 的 材 料 。 結(jié) 語 三 面 切 書 機 的 振 動 異 常 主 要 原 因 是 參 考 轉(zhuǎn) 速 轉(zhuǎn) 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 基 次 頻 率 及 凸 輪 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 八 次 諧 波 頻 率 與 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 重 合 , 導(dǎo) 致 三 面 切 書 機 產(chǎn) 生 劇 烈 的 振 動 。 要 提 高 三 面 切 書 機 的 工 作 轉(zhuǎn) 速 , 必 須 盡 可 能 的 提 高 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 , 讓 三 面 切 書 機 的 固 有 頻 率 避 開 階 轉(zhuǎn) 速 的 頻 率 。 刀 架 的 重 量 是 三 面 切 書 機 最 主 要 的 激 勵 力 。 減 小 激 勵 力 , 有 助 于 降 低 三 面 切 書 機 的 振 動 , 應(yīng) 盡 量 減 輕 三 面 切 書 機 刀 架 的 重 量 。 參 考 文 獻 〕 ,, 幾」,‘飛︶廠一一匕︸ 取 出 轉(zhuǎn) 速 分 別 為 的 階 次 圖 圖 和 的 階 次 圖 圖 , 當 轉(zhuǎn) 速 為 時 , 在 轉(zhuǎn) 速 階 處 , 測 點 振 動 速 度 達 到 而 , 當 轉(zhuǎn) 速 為 時 , 轉(zhuǎn) 速 階 處 振 動 很 小 , 而 階 處 和 階 處 振 動 速 度 分 別 為 而 和 。 但 都 比 轉(zhuǎn) 速 為 時 轉(zhuǎn) 速 階 處 振 動 小 。 當 轉(zhuǎn) 速 為 時 , 參 考 轉(zhuǎn) 速 軸 產(chǎn) 生 的 激 勵 力 的 基 波 和 凸 輪 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 八 次 諧 波 都 與 固 有 頻 率 接 近 , 當 轉(zhuǎn) 速 為 犯 時 , 只 有 凸 輪 軸 產(chǎn) 生 激 勵 力 的 諧 波 頻 率 與 固 有 頻 率 ’ 接 近 , 參 考 轉(zhuǎn) 速 的 基 波 頻 率 與 固 有 頻 率 相 隔 較 遠 , 盡 」 巧 , , , , , 一 , , 服 , 即 , 仁 郭 瑜 , 秦 樹 人 旋 轉(zhuǎn) 機 械 非 穩(wěn) 定 信 號 的 偽 轉(zhuǎn) 速 跟 蹤 階 比 分 析 振 動 與 沖 擊 , , 上 接 第 頁 差 分 格 式 計 算 值 吻 合 得 很 好 。 本 文 的 研 究 對 于 聲 傳 輸 元 件 的 設(shè) 計 具 有 一 定 的 參 考 價 值 , 同 時 對 于 豐 富 和 發(fā) 展 聲 學(xué) 理 論 也 具 有 一 定 的 學(xué) 術(shù) 價 值 。 參 考 文 獻 「 馬 大 酞 , 沈 壕 聲 學(xué) 手 冊 〕 北 京 科 學(xué) 出 版 社 , 兀 嶺 〔 〕 仁 〕 , , 助 , 廠 〕 , , 一 仁 仁 , , 一 李 太 寶 計 算 聲 學(xué) 【 二 北 京 科 學(xué) 出 版 社 , 昭 , “ 〕 一 ,