振動基礎(chǔ)知識

1、精心整理基本概念和基礎(chǔ)知識一、常見的工程物理量力、壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速等（一）力：力是物體間的相互作用，是一個廣義的概念 。物體承受的力可以有加載力，也可以有動態(tài)力，我們常測試的力主要是動態(tài)力，即給結(jié)構(gòu)施加力，激發(fā)結(jié)構(gòu)的某些特性，便于測試了解其結(jié)構(gòu)特性，如模態(tài)試驗用的力錘。（二）應(yīng)力應(yīng)變：材料或構(gòu)件在單位截面上所承受的垂直作用力稱為應(yīng)力。在外力作用下， 單位長度材料的伸長量或縮短量，稱為應(yīng)變量。在一定的應(yīng)力范圍（彈性形變）內(nèi)，材料 的應(yīng)力與應(yīng)變量成正比，它們的比例常數(shù)稱為彈性模量或彈性系數(shù)。（三）振動位移：位移就是質(zhì)量塊運動的總的距離，也就是說當(dāng)質(zhì)量塊振動時，位移就是質(zhì)量

2、塊上、下運動有多遠。位移的單位可以用 ym表示。進一步可以從振動位移的時間波形可以是靜態(tài)位移，可以是動態(tài)位移。通常我們測試的都是動態(tài)位移量。有角位移、線位移等。（四）振動速度：質(zhì)量塊在振蕩過程中運動快慢的度量。質(zhì)量塊在運動波形的上部和下部極限位置時，其速度為0，這是因為質(zhì)量塊在這兩點處，在它改變運動方向之前，必須停下 來。質(zhì)量塊的振動速度在平衡位置處達到最大值，在此點處質(zhì)量塊已經(jīng)加速到最大值，在 此點以后質(zhì)量塊開始減速運動。振動速度的單位是用mm/s來表示。（五） 振動加速度：被定義為振動速度的變化率，其單位是用有多少個m/s2或g來表示。由 下圖可見加速度最大值處是速度值最小值的地方，在這些

3、點處質(zhì)量塊由減速到停止然后再 開始加速。精心整理(六) 轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)動速度(七) 簡諧振動及振動三要素振動是一種運動形式往復(fù)運動d = Dsin (2 n/T + )D振動的最大值，稱為振幅T振動周期，完成一次全振動所需要的時間f單位時間內(nèi)振動的次數(shù)，即周期的倒數(shù)為振動頻率,f= 1/T (Hz) (1)I1頻率f又可用角頻率來表示，即3= 2nT (rad/s)3和f的關(guān)系為3= 2n (rad/s) (2)f = 3/2 n (Hz) (3)將式(1)、(2)、(3)代入式可得d = Dsin ( wt +)=Ds in (2 nt + )可以用正玄或余玄函數(shù)描述的振動過程稱之為簡諧

4、振動振動三要素：振幅D、頻率f和相位(八) 、表示振動的參數(shù)：位移、速度、加速度振動位移：d=Dsin t精心整理振動速度：v=D cos t=Vsin( t+ )2V=D振動加速度：a=-D 2sin t=Asin( t+ nA= -D 2（九）振動三要素在工程振動中的意義1、 振幅O振幅物體動態(tài)運動或振動的幅度。振幅是振動強度和能量水平的標(biāo)志，是評價機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)即“有沒有問題看振幅”。JWH的峰峰值、峰值、石皺值o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）。 峰峰值是整個振動歷程的最大值，即正峰 與負(fù)峰之間的差值

5、；單峰值是正峰或負(fù)峰 的最大值；有效值即均方根值。振動位移、振動速度、振動加速度 振幅分別用振動位移、振動速度、振動加速度值加以描述、度量，三者相互之間可以通過微分或積分進行換算。在振動測量中，除特別注明外，習(xí)慣上：O振動位移的量值為峰峰值，單位是微米卩m或毫米mm;。振動速度的量值為有效值（均方根值），單位是毫米/秒mm/s;O振動加速度的量值是單峰值，單位是米/秒平方m/s2或重力加速度g, 1g=9.81m/s2。O峰峰值、有效值、單峰值三者之間的量值關(guān)系單峰值二峰峰值/2,有效值=0.707峰峰值（峰峰值=1.414有效值）平均值=0.637峰峰值，平均值應(yīng)用較少。在低頻范圍內(nèi)，振動強

6、度與位移成正比；在中頻范圍內(nèi)，振動強度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動強度與加速度成正比。頻率低意味著振動體在單位時間內(nèi)振動的次數(shù)少、過程時間長，速度、加速度的數(shù)值相對精心整理較小，因此振動位移能夠更清晰地反映出振動強度的大?。欢l率高，意味著振動次數(shù)多、過程短，速度、尤其是加速度的數(shù)值及變化量大，因此振動強度與振動加速度成正比。振動位移反映了振動距離（間隙）的大小，振動速度反映了振動能量的大小，振動加速度 反映了振動沖擊力的大小。在實際應(yīng)用中：大型旋轉(zhuǎn)機械的振動用裝在軸承座上的 渦流式位移傳感器 來測量轉(zhuǎn)子（軸）的振動，用振 動位移的峰峰值卩m表示； 一般轉(zhuǎn)動設(shè)備的振動用速度傳感器、如今主要

7、是加速度傳感器在 殼體上靠近軸承處來測量， 用振動速度的有效值mm/s表示；齒輪的振動用加速度傳感器在 殼體上測量，用振動加速度的單峰值m/s2或g表示，或用振 動速度的有效值mm/s表示。2、頻率O頻率f物體每秒鐘振動循環(huán)的次數(shù)，單位是赫茲 Hz。頻率是振動特性的標(biāo)志，是分析振動原因的重要依據(jù)。即“有沒有問題看振幅，什么問題看頻率”。周期T是物體完成一個振動過程所需要的時間，單位是秒 s。例如一個單擺，它的周期就是 重錘從左運動到右，再從右運動回左邊起點所需要的時間。頻率與周期互為倒數(shù)，f = 1/T。對旋轉(zhuǎn)機械來說，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程，為一個周期，或者說振動循環(huán)變化了一次

8、。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，都直接簡稱為頻率，它們之間的換算關(guān)系為：f=n/60，3= 2n#2n/60 0.（1，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。O倍頻、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻、工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻許多振動往往與轉(zhuǎn)速相關(guān)，因此振動頻率也可以用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來表示。倍頻就是用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來表示的振動頻率。如果振動頻率為機器實際運行轉(zhuǎn)速頻率的一倍、二倍、三倍、 0.5倍、0.43倍、時，則稱為 一倍頻（習(xí)慣上又稱為1X,或1為、二倍頻（2X、2%、三倍頻（3X、3為、0.5倍頻（0.5X、

9、0.5頭 0.43倍頻（0.43X、0.43、等。其中，一倍頻，即實際運行轉(zhuǎn)速頻率又稱為工頻、轉(zhuǎn)頻、基頻， 0.5倍頻又稱為半頻。例如，某機器的實際運行轉(zhuǎn)速 n為6000r/min，那么，轉(zhuǎn)速頻率二n/60 = 6000/60= 100Hz,其 工頻為100Hz，二倍頻為200Hz,半頻為50Hz。3、相位進一步的理解后續(xù)再。相位給定時刻振動體被測點相對于固定參考點的角位置，單位是度介紹。精心整理（十）波形與頻譜的關(guān)系FFT變換原理FFT變換示意圖二振動測量用傳感器如何檢測到振動信號呢？測試系統(tǒng)采集的都是電壓信號，如何將物理量轉(zhuǎn)換為電量呢？這就需要各種類型的傳感器。1、傳感器作用：傳感器就是將

10、被測物量的變化轉(zhuǎn)換成電信號的轉(zhuǎn)換器。2、 傳感器分類：傳感器根據(jù)被測物量的不同分為： 溫度傳感器、壓力傳感器、力傳感 器、應(yīng)變計、振動傳感器（位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器） 、轉(zhuǎn)速傳感器以及噪聲傳感 器等；3、傳感器常用技術(shù)指標(biāo)：（二 I L - j / /最常用的指標(biāo)：靈敏度：傳感器將物理量轉(zhuǎn)換成電量后，我們測到的是電壓，如何知 道真實物理量變化了多少呢？這就是傳感器的靈敏度指標(biāo)要告訴我們的。靈敏度就是單位物理量變化產(chǎn)生的電量大小。如位移傳感器靈敏度指標(biāo)：7.87mv/um。單位：V/EU4、電渦流式位移傳感器外形圖用于測量軸的振動。靈敏度：200mv/mil = 7.87mv/ 8mv*5、電動式速度傳感器用于測量軸承座的振動速度。靈敏度：500mv/in/s = 19.6mv/mm/s6、壓電式加速度傳感器靈敏度：25mv/g Bently公司標(biāo)準(zhǔn)型三、振動標(biāo)準(zhǔn)振動評價評價設(shè)備運行狀態(tài)是否正常、有無發(fā)生故障，除查看轉(zhuǎn)速、流量、壓力、溫度、電流等運行參數(shù)外，主精心整理要是看設(shè)備的振動狀況，看振幅值的大小。O振動烈度振動烈度是振動標(biāo)準(zhǔn)中的通用術(shù)語，是描述一臺機器振動能量狀態(tài)的特征量。 在國內(nèi)外振動標(biāo) 準(zhǔn)中，幾乎都規(guī)定振動烈度的度量值為振動速度