振動和振動測試的基本知識講義

振動和振動測試的基本知識講義振動和振動測試

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基本知識本章內(nèi)容簡諧振動三要素振動的時域參數(shù)頻譜分析振動測量的框圖傳感器的選用渦流位移傳感器磁電速度傳感器壓電加速度傳感器

旋轉(zhuǎn)機械振動測量的幾個特殊問題相位的測量基頻檢測

波德圖和極坐標(biāo)圖

三維頻譜圖

軸心軌跡圖

軸心位置圖

振擺信號來源及其補償振幅(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動的規(guī)模。圓頻率

(Angularfrequency)

描述振動的快慢，記作,單位為弧度/秒。

頻率f=

/2

為每秒鐘的振動次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。周期

T=1/f=2

/

為每振動一次所需的時間，單位為秒。初相角

(Initialphase)描述振動在起始瞬間的狀態(tài)，記作

。簡諧振動的三要素振動位移、速度、加速度之間的關(guān)系振動位移(Displacement)速度(Velocity)加速度(Acceleration)

位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值依次為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

各種振動波形及其頻譜名稱波形頻譜名稱波形頻譜振動的時域參數(shù)瞬時值(Instantvalue)振動的任一瞬時的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)振動離平衡位置的最大偏離。平均絕對值(Aver.absolutevalue)均值(Meanvalue)又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)xpx=x(t)振動的時域參數(shù)正峰值負峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值簡諧振動為例x=Asin(

t+

/2)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xrms—有效值xp—峰值xav—平均絕對值—平均值時域無量綱診斷征兆參數(shù)波形指標(biāo)(Shapefactor)波形與正弦波比較的偏移和歪斜。峰值指標(biāo)

(Peakfactor)波形是否有沖擊。脈沖指標(biāo)(Crestfactor)波形高度的指標(biāo)。歪度指標(biāo)

(Skewness)以平均值為中心，波形的對稱性。峭度指標(biāo)

(Kurtosis)波形的尖峭程度、有無沖擊。振動信號的頻率分析把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出來的方法。頻率分析的數(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。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。A/D變換+計算機+外設(shè)振動測試的框圖狀態(tài)監(jiān)測情況下，無需激勵環(huán)節(jié)。分析和檢測可以用計算機及其外部設(shè)備來完成。磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的速度。不適于測量瞬態(tài)振動和很快的變速過程。低輸出阻抗，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的相移。典型的磁電速度傳感器及其特性壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號可在很大范圍內(nèi)變化。測量非轉(zhuǎn)動部件的絕對振動的加速度。適應(yīng)高頻振動和瞬態(tài)振動的測量。傳感器質(zhì)量小，可測很高振級?，F(xiàn)場測量要注意電磁場、聲場和接地回路的干擾。典型的壓電加速度傳感器及其特性三角柱底座晶體片質(zhì)量塊出線口預(yù)緊環(huán)渦流位移傳感器不接觸測量，特別適合測量轉(zhuǎn)軸和其他小型對象的相對位移。有零頻率響應(yīng)，可測靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。相移很小。靈敏度與被測對象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。接收形式：相對式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對象為鋼)典型的渦流位移傳感器及其特性磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機存儲設(shè)備數(shù)字繪圖儀測量電路和適調(diào)電路基頻監(jiān)測儀函數(shù)記錄儀數(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

光電傳感器旋轉(zhuǎn)機械振動測量框圖相位測量

相位和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有直接對應(yīng)關(guān)系?；l檢測，跟蹤轉(zhuǎn)速的濾波

基頻(轉(zhuǎn)速頻率)的幅值和相位直接和不平衡有關(guān)。軸心軌跡測量轉(zhuǎn)機故障診斷的一個有力工具。軸心位置測量

判定軸承工作點和油膜厚度。振擺信號及其補償渦流傳感器測量的特殊問題，需注意補償旋轉(zhuǎn)機械振動測量的特殊問題轉(zhuǎn)機振動相位的測定在轉(zhuǎn)動機械測量中，在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)記K’，在軸承座上布置光電或渦流傳感器K，其輸出的參考脈沖為相位的基準(zhǔn)。以參考脈沖后到第一個正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動相位，即

a。振動相位直接和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度有關(guān)。相位在轉(zhuǎn)子的平衡和故障診斷中有重要的作用?；l濾波的作用波德圖和極坐標(biāo)圖的繪制基頻檢測是跟蹤轉(zhuǎn)速的濾波，得到基頻的幅值和相位。基頻檢測可用專用儀器實現(xiàn)，也可以用通用計算機完成。波德圖和極坐標(biāo)圖波德圖(BodePlot)和極坐標(biāo)圖(PolarPlot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動的幅值和相位隨機器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。三維頻譜圖是頻譜的集合。第三個坐標(biāo)可以是轉(zhuǎn)速、時間(日期)、其他工藝參數(shù)等。本圖第三坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，機器升速過程中發(fā)生了油膜渦動和油膜振蕩。三維頻譜圖Cascade軸心軌跡Orbit的測定軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機械故障的有力工具。軸心軌跡可用基頻檢測儀和示波器得到，也可以用計算機完成。軸心位置的測定軸心位置可以用計算機及其外設(shè)來繪制。渦流傳感器的輸出信號動態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙軸心位置的變化汽輪發(fā)電機中壓缸軸承升速時軸心位置逐漸升高。到工作轉(zhuǎn)速時，偏心率為0.66；偏位角32o。屬正常。以后數(shù)月，軸承基礎(chǔ)下沉，導(dǎo)致軸心上浮，偏心率減少，偏位角接近90o。發(fā)生了油膜振蕩。監(jiān)測軸心位置有助于發(fā)現(xiàn)機器的故障。振擺信號及其來源機械方面的原因：不同心度基頻型永久性彎曲基頻型橢圓度2X基頻型不圓及其他缺陷

基頻及非基頻型電磁方面的原因：剩磁基頻及非基頻型軸材質(zhì)不均勻