自激振动
自激振动(self-激发 振荡)指静止能源的能量所产生的连续稳定的周期性振动。在振幅小的期间,可以均匀地补充振动能量;在振幅增大期间,耗散的能量成分被包含在振动系统中,此时补充的能量和耗散的能量达到平衡,趋近于振动的某一振幅。心脏的搏动、颤抖、生物中见到的性周期等周期性现象,很多都是自激振动。
概况定义 编辑本段
自激振动不是由周期性外力引起的振动。在自激振动中,维持运动的交变力是由运动本身产生或控制的,当运动停止时,这种交变力就消失了。这不同于强迫振动。在受迫振动中,维持运动的交变力的存在与运动无关。电子管振荡器、电磁断续器、各种管乐器、钟表、心脏等等都是自激振动系统,它们产生的振动就是自激振动。在车床上加工金属材料有时会产生振动,这也是一种自激振动现象。这种现象会使加工表面呈波浪状,车刀的磨损也会增加,影响切削速度的提高因此,车刀的自激振动是有害的,应该消除。但也可以采用自激振动运动,如气动冲击工具的活塞运动钟表的擒纵运动等。
组成系统 编辑本段
自激振动系统可以将固定方向的运动转变为往复运动(振动)该装置由三部分组成:1能量,用于供给自激振动中消耗的能量;②振动系统;③具有反馈特性的控制调节系统。
振动系统和控制系统之间的连接是纯机械的,但也可以是机械的或物理的。在分析自激振动时,我们必须研究这种联系和反馈过程,以便更好地了解自激振动的特点,并提出改进措施。
自激振动的稳态由能量平衡决定,即能量源送入振动系统的能量等于系统消耗的能量。在这一点上,可以分为两种情况:如果自激振动的频率给定,那么能量平衡的条件就决定了自激振动的稳定振幅;如果自激振动的振幅给定,能量平衡的条件决定了自激振动的频率。
自激振动
自激可分为软自激和硬自激。在前一种情况下,系统独立于静态振动。在后一种情况下,为了激励系统,需要一定量的初始推力。
自激振动在很多情况下使用负阻的概念。这个概念与相位关系有关。在普通情况下(正阻),电压与电流(或力与速度)同相。积极的抵抗是能量的消耗者。如果在系统的一个元件上发现电压和电流反相,那么这个元件可能是振动源,这个元件就是负电阻。
自激振动系统可分为两类近似正弦系统和松弛振动系统。第一类的特点是自激振动的波形近似正弦。第二种是突出的非正弦波形,有时甚至是断裂波形。在松弛系统中,阀门的功能由蓄能器的两个能量值之差来表示;该阀在一个幅度打开,在另一个幅度关闭。
自激振动的实际研究必须解决两个基本问题:如果需要自激振动,就要研究如何得到所需频率功率和波形的振动;如果自激振动有害,就要研究如何消除。解决问题的关键在于相位关系和能量平衡。
参考书目 编辑本段
Α.Α.作者哈尔卡尔维基,休斯、刘羽译:《自振》,科学出版社,北京,1957。
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