激振力

振動(dòng)是物體沿直線或曲線并經(jīng)過其平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一般指機(jī)械振動(dòng)。在科學(xué)技術(shù)中振動(dòng)一詞通常指周期性振動(dòng)，即每經(jīng)過一定時(shí)間后，振動(dòng)體回到原來的位置。象鐘擺、弦線、音叉等的運(yùn)動(dòng)都是。其它如一個(gè)物理量通過某一恒定值而在其最大值和最小值之間往復(fù)變化的過程，也稱振動(dòng)。例如交變電磁場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度，交流電中的電流強(qiáng)度、電壓等。物體隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化的過程，稱諧振動(dòng)，一般用A=A₀sin (ωt θ)表示(A_o為最大振幅，ω是角頻率，θ為初相，t為時(shí)間)。如懸掛在彈簧下端的物體的運(yùn)動(dòng)就是一種諧振動(dòng)。物體在不受外力而阻尼又可忽略的情況下，自然進(jìn)行的振動(dòng)稱固有振動(dòng)。如擊鼓后鼓膜的振動(dòng)，充電電容器和電感線圈聯(lián)成回路后，電路中電流的振蕩等。振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力作用，造成能量損失而使振幅逐漸減小的振動(dòng)，稱阻尼振動(dòng)。如單擺因受空氣阻力，振蕩電路中由于電阻及電磁輻射而使振幅逐漸衰減的振動(dòng)。振動(dòng)系統(tǒng)在周期性或非周期性的外力作用下所作的振動(dòng)，稱受迫振動(dòng)。此外，不具有周期性規(guī)律的振動(dòng)，稱無規(guī)振動(dòng)或隨機(jī)振動(dòng)。任何復(fù)雜的振動(dòng)都可以由許多不同頻率和振幅的諧振動(dòng)合成，諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單的也是最基本的振動(dòng)。

以激振力或振蕩脈沖的方式產(chǎn)生振動(dòng)的裝置。 是振動(dòng)機(jī)械的激振源。有偏心塊式、液壓式、行星 式和電磁式等種。工程機(jī)械上最常用的是偏心塊激振器。有機(jī)械式、電動(dòng)機(jī)式、變頻式、變矩式、液壓式。

激振器（vibration exciter）是附加在某些機(jī)械和設(shè)備上用以產(chǎn)生激勵(lì)力的裝置，是利用機(jī)械振動(dòng)的重要部件。激振器能使被激物件獲得一定形式和大小的振動(dòng)量，從而對(duì)物體進(jìn)行振動(dòng)和強(qiáng)度試驗(yàn)，或?qū)φ駝?dòng)測(cè)試儀器和傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。激振器還可作為激勵(lì)部件組成振動(dòng)機(jī)械，用以實(shí)現(xiàn)物料或物件的輸送、篩分、密實(shí)、成型和土壤砂石的搗固等工作。按激勵(lì)型式的不同，激振器分為慣性式電動(dòng)式、電磁式、電液式、氣動(dòng)式和液壓式等型式。激振器可產(chǎn)生單向的或多向的，簡(jiǎn)諧的或非簡(jiǎn)諧的激振力。

由于激振器在運(yùn)行過程中承受的力矩和振動(dòng)較大，會(huì)造成傳動(dòng)系統(tǒng)故障，常見的有軸承室、軸承位磨損等。該類問題發(fā)生后，傳統(tǒng)方法以補(bǔ)焊或刷鍍噴涂為主，但兩者均存在一定弊端：補(bǔ)焊高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力無法完全消除，易造成材質(zhì)損傷，導(dǎo)致部件出現(xiàn)彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復(fù)金屬，無法改變“硬對(duì)硬”的配合關(guān)系，在各力綜合作用下，仍會(huì)造成再次磨損。當(dāng)代西方國(guó)家針對(duì)以上問題多采用高分子復(fù)合材料的修復(fù)方法，而應(yīng)用較多的有美嘉華技術(shù)產(chǎn)品，其具有超強(qiáng)的粘著力，優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度等綜合性能。應(yīng)用高分子材料修復(fù)，可免拆卸免機(jī)加工既無補(bǔ)焊熱應(yīng)力影響，修復(fù)厚度也不受限制，同時(shí)產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設(shè)備的沖擊震動(dòng)，避免再次磨損的可能，并大大延長(zhǎng)設(shè)備部件的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機(jī)時(shí)間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 2100433B

激振力（exciting force）是指由回轉(zhuǎn)的不平衡質(zhì)量作為振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)源產(chǎn)生的周期性簡(jiǎn)諧振動(dòng)稱為激振力。此不平衡質(zhì)量為振動(dòng)偏振子。根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)了滑臺(tái)式振動(dòng)成型機(jī)振動(dòng)臺(tái)。

使振動(dòng)體產(chǎn)生振動(dòng)的力。其方向或作往復(fù)變化，如液壓振動(dòng)，或作360°方向變化，如偏心塊旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。液壓振動(dòng)的激振力決定于液壓缸內(nèi)活塞推力，與活塞面積和液體壓力有關(guān)；單軸偏心塊的激振力等于偏心塊旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力，與偏心塊質(zhì)量、偏心距和轉(zhuǎn)速有關(guān)；雙軸式偏心塊的激振力等于兩偏心塊離心力的向量和，若兩偏心塊的初始相位對(duì)稱、轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反，則離心力時(shí)而疊加，時(shí)而抵消，形成往復(fù)定向振動(dòng)。

又稱諧振動(dòng)，是最簡(jiǎn)單也是最基本的一種振動(dòng)。任何復(fù)雜的振動(dòng)都可以看作由許多不同頻率不同振幅的簡(jiǎn)諧振動(dòng)迭加而成。可以從不同方面給出簡(jiǎn)諧振動(dòng)的定義。①描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量隨時(shí)間按余弦或正弦規(guī)律而變化的振動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。數(shù)學(xué)表示式為：x=Acos(ω₀t ?)。式中A，ω₀，?為常數(shù)，A是該物理量可能達(dá)到的最大值，即簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅，ω₀是圓頻率，?是初位相，t是時(shí)間?？梢?，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是嚴(yán)格的周期運(yùn)動(dòng)。②物體在彈性力-kx或準(zhǔn)彈性力(與彈性力形式相同的力)的作用下所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。其中k為比例系數(shù)，x為以物體的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)物體的位置坐標(biāo)，即物體相對(duì)于平衡位置的位移(或角位移)。③描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量x隨時(shí)間的變化滿足微分方程dx/dt² ω₀x=0的形式，則稱x隨時(shí)間作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。這個(gè)微分方程的通解就是x=Acos(ω₀t ?)。以上三個(gè)定義是等效的。由于簡(jiǎn)諧振動(dòng)所滿足的微分方程是線性方程，所以簡(jiǎn)諧振動(dòng)又叫線性簡(jiǎn)諧振動(dòng)。振幅A、圓頻率ω₀(或頻率f)、初位相?常稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素。因?yàn)橹懒诉@三要素，簡(jiǎn)諧振動(dòng)便唯一地確定了。所以，利用三要素可以方便而準(zhǔn)確地描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一個(gè)理想模型。最典型的簡(jiǎn)諧振動(dòng)有彈簧振子、單擺、復(fù)擺、扭擺的振動(dòng)。做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體稱為諧振子或叫線性諧振子。對(duì)于諧振子，在振動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能不斷地相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。簡(jiǎn)諧振動(dòng)在周期性運(yùn)動(dòng)中是特別重要的。在經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)的許多問題中，均把它作為一個(gè)精確的或近似的模型。

大型離心泵廣泛應(yīng)用于跨流域調(diào)水、大型農(nóng)業(yè)灌溉、城市給排水、火力發(fā)電和其他能源化工等領(lǐng)域。本項(xiàng)目以離心泵為研究對(duì)象，以模型試驗(yàn)、原型測(cè)試和數(shù)值計(jì)算為基本手段，以揭示壓力脈動(dòng)機(jī)理和描述水力激振特征為主要目標(biāo)，研究離心泵壓力脈動(dòng)與葉輪型式、來流條件、空化狀態(tài)、運(yùn)行工況等因素的關(guān)系，把握離心泵壓力脈動(dòng)所誘發(fā)的水力振動(dòng)傳播規(guī)律，完善離心泵壓力脈動(dòng)、水力激振計(jì)算模型和仿真方法，編制壓力脈動(dòng)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性及疲勞可靠性預(yù)測(cè)軟件，構(gòu)建離心泵壓力脈動(dòng)及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行評(píng)價(jià)體系，為降低大型離心泵系統(tǒng)壓力脈動(dòng)、改善結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性、增強(qiáng)運(yùn)行穩(wěn)定性，提供科學(xué)依據(jù)。

針對(duì)大型離心泵普遍存在的壓力脈動(dòng)和水力激振問題，采用理論分析、模型試驗(yàn)、原型測(cè)試和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的手段，對(duì)離心泵壓力脈動(dòng)與水力激振的影響因素、分布規(guī)律、計(jì)算方法和控制措施進(jìn)行了深入研究。建立了用于離心泵旋轉(zhuǎn)湍流瞬態(tài)分析的動(dòng)態(tài)混合非線性SGS模型，發(fā)展了集URANS和LES為一體的離心泵壓力脈動(dòng)計(jì)算模型及相應(yīng)的數(shù)值解法，為準(zhǔn)確評(píng)估離心泵在不同工況的壓力脈動(dòng)提供了一種有效手段；建立了壓力脈動(dòng)與葉輪型式、運(yùn)行工況、來流條件、空化狀態(tài)等因素之間的關(guān)系，獲得了雙吸離心泵和單吸離心泵兩類典型泵站的壓力脈動(dòng)頻譜特征及時(shí)空分布規(guī)律；構(gòu)建了瞬態(tài)流固耦合分析模型、壓力脈動(dòng)載荷作用模型、流體場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)載荷置換模型，并用所建立的模型開展了離心泵瞬態(tài)流固耦合分析，得到了離心泵在不同壓力脈動(dòng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)、葉片疲勞特性等結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了在較高精度下的大型離心泵水力激振特性預(yù)測(cè)；探索了原型泵與模型泵之間的壓力脈動(dòng)相似關(guān)系、結(jié)構(gòu)振動(dòng)相似關(guān)系，揭示了壓力脈動(dòng)所引起的水力激振傳播機(jī)理，給出了基于交替加載技術(shù)的減輕離心泵壓力脈動(dòng)與結(jié)構(gòu)振動(dòng)的途徑。所取得的研究成果為改善離心泵水力設(shè)計(jì)、提高運(yùn)行穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。