機械滯後角

2021-10-09 14:22:24 字數 2923 閱讀 1062

機械滯後角:振動響應滯後於不平衡力的角度

給轉子乙個激振力 f = f*sin(wt),則響應為 x = a*sin(wt-φ)

my'' + cy' + ky = f*sin(wt)

y'' + 2*ξwn + wn^2*y = f/m*sin(wt)

解 y=a*sin(wt-φ)

其中

下圖即為位移的相位滯後於激勵力

atan的曲線

由atan曲線可看出,自變數為0則因變數為0,也就是分子ξ*wn*w=0

w為激勵頻率,wn=sqrt(k/m),w與wn都不可能為0

只有阻尼比ξ=0,則滯後角為0

也就是說滯後角是由於阻尼產生的。至於阻尼屬於什麼型別,我還有待學習。

隨w變化時,φ如何變?

ξ=c/(2*m*wn)  , (2*m*wn) 為臨界阻尼

令 φ=atan(ψ),即我將裡面的一堆用ψ表示

w>wn 則ψ<0,,φ位於-90°~0°

w0,φ位於0°~90°

w=wn 則ψ=+∞,φ趨於90°,此時阻尼與滯後角無關,滯後角就是固定的乙個數,即90°

設m=c,wn=1

下圖是 φ<0時,φ=φ+pi,即將後半段翻折上去,書上都是如下圖表示,但我不理解為什麼要翻摺。

動平衡時,配平位置需要由振動高點反向轉滯後角

下圖,3表示鍵相點、2表示振動高點、1表示不平衡力位置。在實際轉子上只有3點

那麼如何確定2點與1點?

鍵相信號與振動訊號確定出乙個相位角φ1,則由3點逆時針轉φ1到2點,2點即振動高點

從2點順時針轉滯後角φ2到1點,1點即不平衡力位置,需要在1點的對面加配重

φ1可以從訊號中計算出來,那麼φ2怎麼確定呢?

方1——大致在乙個範圍內取值

如果轉速低於臨界轉速,φ2在0°~90°之間取乙個數

如果轉速高於臨界轉速,φ2在90°~180°之間取乙個數

如果轉速在臨界轉速附近,φ2取90°

方2——影響係數法

原始振動,a11,φ11

在鍵相點逆時針轉φ3處加試重m 單位g,a12,φ12

(φ11表示測得第乙個φ1,φ12表示測得第二個φ1)

[(a12,φ12)- (a11,φ11)]/(m,φ3) = (n,φ4) , α = (n,φ4) 為影響係數

- (a11,φ11)/α = (p,φ5)  即應在鍵相點逆時針轉φ5處,加配重p 單位g

用影響係數法則避開了滯後角的確定

用復指數表示

原始振動,a11*exp(i*φ11)

在鍵相點逆時針轉φ3處加試重m 單位g,a12*exp(i*φ12)

(φ11表示測得第乙個φ1,φ12表示測得第二個φ1)

[a11*exp(i*φ11) - a12*exp(i*φ12)]/m*exp(i*φ3) = n*exp(i*φ4)

- a11*exp(i*φ11)/n*exp(i*φ4) = p*exp(i*φ5)

即應在鍵相點逆時針轉φ5處,加配重p 單位g

附段**說明a*exp(i*φ)與(a,φ)如何轉化

a = 5

b = 90/360*2*np.pi

c = a*np.exp(1j*b)

c_real = np.real(c)

c_imag = np.imag(c)

a_ = np.sqrt(c_imag**2 + c_real**2)

b_ = np.arctan(c_imag/c_real)

print(a,b,a_,b_)

影響係數法用圖表示,我用兩種方式表示

兩個圓分別是加試重前後的振幅a11 a12為半徑繪製的

用軸頸半徑繪製的圓

第二張圖的說明:

鍵相點3

由鍵相點逆時針轉φ11找到原始不平衡的振動高點11,高點11順時針轉滯後角φ2到原始不平衡力的位置21

在軸上點4處加試重

由鍵相點逆時針轉φ12找到加試重後的振動高點12,,高點12順時針轉滯後角φ2到加試重後不平衡力的位置22

即用兩個振動高點就避開了滯後角的確定,我根本不需要確定滯後角φ2的大小(不用確定不平衡力的位置),只要知道兩個振動高點的位置即可。

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