振動(dòng)常用術(shù)語(yǔ)

1、振動(dòng)常用術(shù)語(yǔ)1.機(jī)械振動(dòng)物體相對(duì)于平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)。簡(jiǎn)稱振動(dòng)。例如，機(jī)器箱體的顫抖、管線的抖動(dòng)、葉片的擺動(dòng)等都屬于機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)用根本參數(shù)、即所謂 振動(dòng)三要素振幅、頻率、相位加以描述。3.振幅3.1振幅振幅是物體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)的幅度。振幅是振動(dòng)強(qiáng)度和能量水平的標(biāo)志，是評(píng)判機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。3.2峰峰值、單峰值、有效值振幅的量值可以表示為峰峰值pp、單峰值p、有效值rms或平均值ap。峰峰 值是整個(gè)振動(dòng)歷程的最大值，即正峰與負(fù)峰之間的差值；單峰值是正峰或負(fù)峰的最大值；有 效值即均方根值。只有在純粹弦波如簡(jiǎn)諧振動(dòng)的情況下，單峰值等于峰峰值的1/2，有效值等于單峰值的0.

2、707 倍,平均值等于單峰值的0.637 倍;平均值在振動(dòng)測(cè)量中很少使用。它們之間的換算關(guān)系是： 峰峰值二2X單峰值二2X21/2 有效值。此換算關(guān)系并無(wú)多大的實(shí)用價(jià)值，只是說(shuō)明振幅在表 示為峰峰值、峰值、有效值時(shí)，數(shù)值不同、相差很大。3.3振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度振幅分別用振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度值加以描述、度量，三者相互之間可以通過(guò)微 分或積分進(jìn)行換算。在振動(dòng)測(cè)量中，除特別注明外，習(xí)慣上，振動(dòng)位移的量值為峰峰值，單 位是微米卩m或密耳mil;振動(dòng)速度的量值為有效值，單位是毫米 /秒mm/s或英寸/秒ips;振動(dòng)加速度的量值是單峰值，單位是重力加速度g或米/秒平方m/s2，1g

3、= 9.81m/s2?？梢哉J(rèn)為，在低頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比； 在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比。因?yàn)轭l率低意味著振動(dòng)體在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次 數(shù)少、過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，速度、加速度的數(shù)值相對(duì)較小且變化量更小，因此振動(dòng)位移能夠更清晰 地反映出振動(dòng)強(qiáng)度的大??；而頻率高，意味著振動(dòng)次數(shù)多、過(guò)程短，速度、尤其是加速度的 數(shù)值及變化量大，因此振動(dòng)強(qiáng)度與振動(dòng)加速度成正比。也可以認(rèn)為，振動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量的大小，振動(dòng)加速度 反映了沖擊力的大小。在實(shí)際應(yīng)用中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)用振動(dòng)位移的峰峰值卩m表示，用裝在軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器

4、來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的振動(dòng)；一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)用振動(dòng)速度的有效值mm/s表示，用手持式或裝在設(shè)備殼體上靠近軸承處的磁電式速度傳感器或壓電式加速度傳 感器(如今主要是加速度傳感器)來(lái)測(cè)量；齒輪和滾動(dòng)軸承的振動(dòng)用振動(dòng)加速度的單峰值回表示，用加速度傳感器來(lái)測(cè)量。3.4振動(dòng)烈度振動(dòng)烈度是振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中的通用術(shù)語(yǔ)，是描述一臺(tái)機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)的特征量。在我國(guó)及國(guó)際振動(dòng) 標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都規(guī)定振動(dòng)烈度的度量值為振動(dòng)速度的有效值。因此，可以認(rèn)為振動(dòng)烈度就是振動(dòng)速度的有效值。所以，在對(duì)一般轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)測(cè)量振動(dòng)速度的有效值(并要求在靠近軸承位置處的水平、垂直、軸向三個(gè)方向上進(jìn)行測(cè) 量，取最大值)，因?yàn)橹挥姓駝?dòng)烈度才有

5、振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)可以參照(大機(jī)組不完全如此)，評(píng)定機(jī) 器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的優(yōu)劣時(shí)才能做到有據(jù)可依。右圖為中石化旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) SHS 01003-2004關(guān)于機(jī)器振動(dòng)烈度的評(píng)定等級(jí)表。我國(guó)及 國(guó)際其它振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于機(jī)器振動(dòng)烈度的評(píng)定等級(jí)也大致如此。例如， ISO 3945對(duì)轉(zhuǎn)速為 60012000 r/min，功率大于300kW的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)與此完全相同；德國(guó)工程師協(xié)會(huì) VDI 2056標(biāo)準(zhǔn)與此根本相同(低一格)。其中，根據(jù)輸出功率、機(jī)器 一支承系統(tǒng)的剛性等將旋轉(zhuǎn)機(jī)械分為如下 4類：I小型轉(zhuǎn)機(jī)，如15 kW以下的電機(jī)；U安裝在剛性根底上的中型轉(zhuǎn)機(jī)，功率在 300 kW以下；川大型轉(zhuǎn)機(jī)，機(jī)器一支承系統(tǒng)為剛

6、性支承狀態(tài)；W大型轉(zhuǎn)機(jī)，機(jī)器一支承系統(tǒng)為撓性支承狀態(tài)。當(dāng)支座的固有頻率大于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，為剛性支承狀態(tài)；當(dāng)支座的固有頻率小 于轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，為撓性支承狀態(tài)。振動(dòng)烈度Xrms與振動(dòng)位移Xpp、振動(dòng)加速度Xp的換算關(guān)系式為：Xrms = (2 n f/(2?21/2)1O3Xpp 2.22?1O3 ?Xpp?f mm/sXrms = (21/2/2)/2 n f )9.81?103Xp 1.11?103?Xp/f mm/s?式中，Xpp振動(dòng)位移峰峰值，卩mXp振動(dòng)加速度單峰值，g； f主振動(dòng)的頻率，通常取工頻，Hz。4.1頻率、周期頻率f是物體每秒鐘內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)，單位是

7、赫茲Hz。頻率是振動(dòng)特性的標(biāo)志，是分析振動(dòng)原因的重要依據(jù)。周期T是物體完成一個(gè)振動(dòng)過(guò)程所需要的時(shí)間，單位是秒s。例如一個(gè)單擺，它的周期就是重錘從左運(yùn)動(dòng)到右，再?gòu)挠疫\(yùn)動(dòng)回左邊起點(diǎn)所需要的時(shí)間。頻率與周期互為倒數(shù)，f = 1/T。對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個(gè)振動(dòng)過(guò)程，為一個(gè)周期，或者說(shuō)振動(dòng)循環(huán) 變化了一次。因此轉(zhuǎn)速n、角速度3都可以看作頻率，稱為旋轉(zhuǎn)頻率、轉(zhuǎn)速頻率、圓頻率， 或n、3、f不分，都直接簡(jiǎn)稱為頻率，它們之間的換算關(guān)系為：f = n/60,3 = 2 n A2 n n/600.1 n 其中轉(zhuǎn)速n的單位為轉(zhuǎn)/分鐘r/min，角速度3的單位為弧度/秒rad/s。4.2倍頻、一

8、倍頻、二倍頻、0.5倍頻、工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻振動(dòng)頻率也可以用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來(lái)表示。倍頻就是用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來(lái)表示的振動(dòng)頻率。如果振動(dòng)頻率為機(jī)器實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速頻率的一倍、二倍、三倍、0.5倍、0.43倍、時(shí)，那么稱為一倍頻習(xí)慣上又稱為1X，或1X、二倍頻2X、2X、三倍頻3X、3X、0.5倍頻0.5X、0.5 X、0.43倍頻0.43X、0.43 X、等。其中，一倍頻，即實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速頻率 又稱為工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻，0.5倍頻又稱為半頻。例如，某機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速 n為6000 r/min，那么，轉(zhuǎn)速頻率=n/60 = 6000/60 = 100Hz， 其工頻為100Hz，二倍頻為200Hz，半頻為50

9、Hz。4.3通頻振動(dòng)、選頻振動(dòng)通頻振動(dòng)是原始的、未經(jīng)傅里葉變換分解處理的、由各頻率振動(dòng)分量相互迭加后的總振動(dòng)。 其振動(dòng)波形是復(fù)雜的波形。選頻振動(dòng)是從通頻振動(dòng)中所分解出來(lái)的、 振動(dòng)波形是單一正弦波的、某一選定頻率的振動(dòng)如 工頻、0.5倍頻、二倍頻、。4.4故障特征頻率各種不同類型的故障所引起的振動(dòng)都有各自的特征頻率。例如，轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)頻率是工頻，齒式聯(lián)軸器帶中間齒套不對(duì)中的振動(dòng)頻率是二倍頻，油膜渦動(dòng)的振動(dòng)頻率是0.5倍頻實(shí)際上要小一點(diǎn)，等等。由各頻率成分的幅值大小和分布情況，從中查找出發(fā)生了異常 變化的頻率，再聯(lián)系故障特征頻率探索構(gòu)成振動(dòng)激振力的來(lái)源，是判別振動(dòng)故障類型通常采 用的診斷方法。

10、但是反過(guò)來(lái)，某種振動(dòng)頻率又和多種類型的故障有關(guān)聯(lián)。例如，動(dòng)不平衡的特征頻率是工頻，但不能說(shuō)工頻高就是發(fā)生了動(dòng)不平衡，因?yàn)槟承┹S承及不對(duì)中等故障的振動(dòng)頻率也是工頻。因此，頻率和振動(dòng)故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不是唯一的。為了得到正確的診斷結(jié)論，需要對(duì)各種振 動(dòng)信息進(jìn)行綜合分析。常見(jiàn)的故障特征頻率及相應(yīng)的故障類型，簡(jiǎn)要介紹如下：工頻工頻成分在所有情況下都存在，工頻幅值幾乎總是最大，應(yīng)該在其發(fā)生異常增大的情況下才 視為故障特征頻率。工頻所對(duì)應(yīng)的故障類型相對(duì)較多。多數(shù)60 %以上為不平衡故障，如轉(zhuǎn)子發(fā)生機(jī)械損傷脫 落斷葉片、葉輪破裂等、結(jié)垢、初始不平衡，以及軸彎曲等；同時(shí)，相當(dāng)數(shù)量接近40% 為軸承偏心類故障，如

11、間隙過(guò)大、軸承合金磨損、軸頸與軸承偏心、軸承座剛度差異過(guò)大等； 此外，還有剛性聯(lián)軸器的角度端面不對(duì)中；支座、殼體、根底的松動(dòng)、變形、裂縫等支 承剛度異常引起的振動(dòng)或共振；運(yùn)行轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速；發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子偏心等。二倍頻二倍頻成分在所有情況下也都存在，幅值往往低于工頻的一半，常伴有呈遞減狀的三倍頻、四倍頻、，也應(yīng)該在異常增大的情況下視為故障特征頻率。二倍頻所對(duì)應(yīng)的故障類型較為集中。 絕大多數(shù)為不對(duì)中含聯(lián)軸器故障，如齒式聯(lián)軸器帶 中間短接和金屬撓性膜盤(pán)、疊片聯(lián)軸器的不對(duì)中、剛性聯(lián)軸器的平行徑向 不對(duì)中， 其中，既有安裝偏差大所產(chǎn)生的冷態(tài)不對(duì)中，又有由溫差產(chǎn)生的支座升降不均勻以及管道力 所引起

12、的熱態(tài)不對(duì)中，以及聯(lián)軸器損傷故障等；此外，還有概率較小的其它故障，如轉(zhuǎn)動(dòng)部 件松動(dòng)，轉(zhuǎn)子剛度不對(duì)稱橫向裂紋，支承剛度在水平、垂直方向上相差過(guò)大等。 機(jī)器自身和根底或其它附著物的固有頻率 齒輪故障的特征頻率由于齒輪的輪齒在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)，載荷突變、碰撞加劇，瞬時(shí)的高頻沖擊振幅與周期性 變化的轉(zhuǎn)頻振幅相互疊加而產(chǎn)生幅值調(diào)制；制造時(shí)的輪齒分度不均勻、即周節(jié)誤差使旋轉(zhuǎn)速 率發(fā)生變化那么產(chǎn)生了頻率調(diào)制。齒輪振動(dòng)的特征頻率為：fm i f， i為正整數(shù)i= 1，2，3，式中，fm嚙合頻率，為載波頻率，fm =f1z1 = f2z2，其中，fl、f2、z1、z2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速頻率及齒數(shù)；f齒輪的轉(zhuǎn)速頻率，為調(diào)制頻率。表現(xiàn)在頻譜圖上，是以嚙合頻率fm為中心、以齒輪轉(zhuǎn)速頻率f為間隔，不太對(duì)稱地分布于fm 的兩側(cè)對(duì)稱度與周節(jié)誤差相關(guān)，兩側(cè)稱為邊頻帶、邊帶。如果缺陷分布較均勻、如磨損，頻譜圖上的邊頻帶那么顯現(xiàn)為窄、高、起伏大；如果發(fā)生斷齒 或