振動診療技術(shù)專家講座

振動和振動測試

基礎(chǔ)知識振動診療技術(shù)專家講座第1頁振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置最大值。描述振動規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

為每振動一次所需時間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動在起始瞬間狀態(tài)。簡諧振動三要素振動診療技術(shù)專家講座第2頁振動位移、速度、加速度之間關(guān)系

振動位移速度)加速度位移、速度、加速度都是同頻率簡諧波。三者幅值對應(yīng)為A、A

、A

2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90o;速度領(lǐng)先位移90o。xvaxva

振動診療技術(shù)專家講座第3頁振動時域波形名稱波形振動診療技術(shù)專家講座第4頁若干幅值參數(shù)定義瞬時值

振動任一瞬時數(shù)值。峰值

振動離平衡位置最大偏離。平均絕對值

均值

(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值xpx=x(t)振動診療技術(shù)專家講座第5頁正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡諧振動幅值參數(shù)振動診療技術(shù)專家講座第6頁復(fù)雜振動幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時間改變，彼此間無明確定關(guān)系正峰值負峰值峰峰值xrms振動診療技術(shù)專家講座第7頁慣用幅值參數(shù)及其單位

位移

峰峰值。單位為微米（

m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）振動診療技術(shù)專家講座第8頁振動信號頻率分析把振動信號中所包含各種頻率成份分別分解出來方法。頻率分析數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來實現(xiàn)，也可在計算機上用軟件來完成。頻率分析結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診療有力工具。振動診療技術(shù)專家講座第9頁各種振動頻譜圖名稱波形頻譜振動診療技術(shù)專家講座第10頁時間域頻率域FFTIFFT振動診療技術(shù)專家講座第11頁系統(tǒng)對激勵響應(yīng)自激振動(機械)系統(tǒng)

單自由度多自由度

強迫振動自由振動反饋機制連續(xù)激勵初始激勵恒定能源激勵響應(yīng)振動診療技術(shù)專家講座第12頁單自由度振動系統(tǒng)

確定系統(tǒng)運動所需獨立坐標數(shù)稱為系統(tǒng)自由度振動診療技術(shù)專家講座第13頁多自由度振動系統(tǒng)圖中數(shù)字為系統(tǒng)自由度數(shù)53226振動診療技術(shù)專家講座第14頁單自由度系統(tǒng)自由振動系統(tǒng)在沒有激勵下，由初始條件引發(fā)振動，稱為自由振動。初始位移初始速度a—無阻尼b—小阻尼c—臨界阻尼d—大阻尼振動診療技術(shù)專家講座第15頁單自由度系統(tǒng)自由振動自由振動頻率等于系統(tǒng)固有頻率。振幅大小決定于初始條件（初始位移和初始速度）。系統(tǒng)阻尼大，振幅衰減快；阻尼小，振幅衰減慢。阻尼系數(shù)

=1稱為臨界阻尼。振動診療技術(shù)專家講座第16頁由自由振動確定固有頻率和阻尼振動診療技術(shù)專家講座第17頁系統(tǒng)有多個固有頻率。從小到大，稱為第1階、第2階等等。每個頻率有一對應(yīng)振型和阻尼值。同一階固有頻率、振型和阻尼值一起，稱為模態(tài)。兩自由度系統(tǒng)模態(tài)舉例第二階模態(tài)第一階模態(tài)振動診療技術(shù)專家講座第18頁系統(tǒng)自由振動為各階自由振動疊加。振動普通不再是簡諧。各階自由振動所占成份大小，決定于初始條件。各階自由振動衰減快慢，決定于該階阻尼。阻尼大，衰減快；阻尼小，衰減慢。在衰減過程中，各階振型保持不變，即節(jié)點位置不變。多自由度系統(tǒng)自由振動振動診療技術(shù)專家講座第19頁單自由度系統(tǒng)強迫振動振動頻率等于激勵頻率。振幅大小與激勵大小成正比。激勵頻率靠近固有頻率時，發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼小，共振峰高；阻尼大，共振峰低。位相上說，振動落后于激勵。振幅和位相隨激勵頻率而改變，改變規(guī)律用系統(tǒng)幅頻特征和相頻特征來表示。振動診療技術(shù)專家講座第20頁單自由度系統(tǒng)強迫振動幅頻特征相頻特征

激勵頻率激勵頻率響應(yīng)幅值響應(yīng)位相振動診療技術(shù)專家講座第21頁由強迫振動確定固有頻率和阻尼振動診療技術(shù)專家講座第22頁振動頻率等于外激勵頻率。振型為各階振型疊加。各階振型所占百分比，決定于外激勵頻率和作用點位置。激勵頻率靠近某階固有頻率時，該階振型增大而占主導(dǎo)地位，是為該階共振狀態(tài)。共振峰大小決定于該階阻尼值和激勵位置。作用在某階節(jié)點上激勵力，不能激起該階振動。多自由度系統(tǒng)強迫振動振動診療技術(shù)專家講座第23頁磁帶統(tǒng)計儀頻譜分析儀打印機存放設(shè)備繪圖儀測量電路基頻檢測儀統(tǒng)計儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)

汽輪機

齒輪增速箱

壓縮機

渦流傳感器

速度傳感器

加速度傳感器

鍵相傳感器旋轉(zhuǎn)機械振動測量框圖振動診療技術(shù)專家講座第24頁磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)經(jīng)典頻率范圍：10Hz~1000Hz經(jīng)典線性范圍：0~2mm經(jīng)典靈敏度：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動部件絕對振動速度。不適于測量瞬態(tài)振動和很快變速過程。輸出阻抗低，抗干擾力強。傳感器質(zhì)量較大，對小型對象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大相移。振動診療技術(shù)專家講座第25頁壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)經(jīng)典頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不一樣型號可在很大范圍內(nèi)改變。測量非轉(zhuǎn)動部件絕對振動加速度。適應(yīng)高頻振動和瞬態(tài)振動測量。傳感器質(zhì)量小，可測很高振級?，F(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路干擾。振動診療技術(shù)專家講座第26頁壓電加速度傳感器經(jīng)典結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預(yù)緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預(yù)壓簧片三角柱振動診療技術(shù)專家講座第27頁渦流位移傳感器不接觸測量，尤其適合測量轉(zhuǎn)軸和其它小型對象相對位移。有零頻率響應(yīng)，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測對象電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率相關(guān)。相移很小。接收形式：相對式變換形式：電渦流經(jīng)典頻率范圍：0~20kHz經(jīng)典線性范圍：0~2mm經(jīng)典靈敏度：8.0V/mm(對象為鋼)振動診療技術(shù)專家講座第28頁渦流位移傳感器及前置器振動診療技術(shù)專家講座第29頁渦流傳感器工作原理輸出電壓u

正比于間隙d且于測量對象材質(zhì)相關(guān)振動診療技術(shù)專家講座第30頁軸承振動測點布置振動診療技術(shù)專家講座第31頁軸振動測點布置振動診療技術(shù)專家講座第32頁軸承振動與軸振動比較振動診療技術(shù)專家講座第33頁基頻是轉(zhuǎn)速頻率?；l分量幅值和轉(zhuǎn)子不平衡大小相關(guān)。基頻分量相位和不平衡在轉(zhuǎn)子上方位有直接對應(yīng)關(guān)系。旋轉(zhuǎn)機械振動

基頻分量幅值和相位測量

振動診療技術(shù)專家講座第34頁鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標識K

，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測量相位基準。參考脈沖也可用于測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖振動診療技術(shù)專家講座第35頁振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角關(guān)系從參考脈沖到第一個正峰值轉(zhuǎn)角

定義振動相位。振動相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角度一一對應(yīng)。在平衡和故障診療中有主要作用。振動信號參考脈沖振動診療技術(shù)專家講座第36頁波形圖(Wave)時間域內(nèi)振動波形頻譜圖(Spectrum)組成振動各諧波成份軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心振動軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉(zhuǎn)機械振動圖示(定轉(zhuǎn)速)振動診療技術(shù)專家講座第37頁波形圖、頻譜圖及軸心軌跡振動診療技術(shù)專家講座第38頁軸心軌跡測定軸心軌跡(Orbit)是診療旋轉(zhuǎn)機械故障有力工具。軸心軌跡可用基頻檢測儀和示波器得到，也能夠用計算機完成。振動診療技術(shù)專家講座第39頁軸心軌跡陣波德圖與極坐標圖(Bode&PolarPlot)

升（降）速時，基頻幅值和相位改變?nèi)S頻譜圖(Cascade)坎貝爾圖(Campber)各轉(zhuǎn)速下頻譜圖另一個表示軸心位置

判定軸頸靜態(tài)工作點和油膜厚度旋轉(zhuǎn)機械振動圖示(變轉(zhuǎn)速)振動診療技術(shù)專家講座第40頁軸心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機組一個軸承在不一樣轉(zhuǎn)速下軸心軌跡陣振動診療技術(shù)專家講座第41頁波德圖和極坐標圖波德圖(BodePlot)和極坐標圖(PolarPlot)二者所含信息相同，都表示基頻振動幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速改變規(guī)律。振動診療技術(shù)專家講座第42頁三維頻譜圖是頻譜集合。本圖第三個坐標是轉(zhuǎn)速。本圖表明在升、降速過程中振動頻譜改變。第三坐標也可是時間、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）振動診療技術(shù)專家講座第43頁本圖第三個坐標是時間(日期)，反應(yīng)頻譜趨勢。三維頻譜圖（譜陣圖）振動診療技術(shù)專家講座第44頁機器轉(zhuǎn)速振動頻率坎貝爾(Campber)圖注：圓圈直徑代表振動大?。恍本€代表諧波次數(shù)。振動診療技術(shù)專家講座第45頁軸心位