振動(dòng)的基本知識(shí)

關(guān)于振動(dòng)的基本知識(shí)什么是振動(dòng)？第2頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天沒有力的作用=沒有運(yùn)動(dòng)三種基本型式的力Impact–looseparts,hammeringinapipingsystem,rollingelementinabearinghittingaspallPeriodic–repetitiveforcesuchasunbalanceormisalignmentRandom–varieswithtime,forexample,turbulenceinpiping,pumpcavitation振動(dòng)源于力的作用第3頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天簡(jiǎn)諧振動(dòng)三要素振幅(Amplitude)偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動(dòng)的規(guī)模。圓頻率(Angularfrequency)描述振動(dòng)的快慢，記作,單位為弧度/秒。

頻率f=

/2

為每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。

周期

T=1/f=2

/

為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。初相角

(Initialphase)描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作

。第4頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天dva

dva振動(dòng)位移

(Displacement)

d=Asint速度

(Velocity)

v=Asin(t+/2)加速度

(Acceleration)

a=A

2sin(t+)位移、速度、加速度都是同頻率的簡(jiǎn)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。振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系

第5頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天簡(jiǎn)諧振動(dòng)為例x=Asin(

t+

/2)峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對(duì)值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值對(duì)非簡(jiǎn)諧振動(dòng)，上述關(guān)系不成立。正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)值有效值平均值峰峰值振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)第6頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)測(cè)量單位Displacement(distance)milsormicrometers,

mVelocity(speed-rateofchangeofdisplacement)in/secormm/secAcceleration(rateofchangeofvelocity)－G’sorin/sec2ormm/sec2FrequencyHertz=Hz=Cyclespersecond

RPM=Revolutionsperminute

CPM=Cyclesperminute

CPM=RPM=Hzx60

第7頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天瞬時(shí)值(Instantvalue)振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對(duì)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(dòng)的時(shí)域參數(shù)計(jì)算第8頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天即使是很簡(jiǎn)單的機(jī)器也會(huì)因?yàn)楦鞣N振源而產(chǎn)生振動(dòng)。各振源的振動(dòng)不一定都是機(jī)器的轉(zhuǎn)速頻率，通常有些振源的振動(dòng)是在轉(zhuǎn)速頻率之上或之下。有些振動(dòng)甚至與轉(zhuǎn)速無關(guān)。各種振源第9頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天每個(gè)振源都要產(chǎn)生自己獨(dú)特的振動(dòng)頻率成分或振動(dòng)形態(tài)。對(duì)已知的設(shè)備，找到了它所產(chǎn)生的各振動(dòng)頻率成分，也就知道了振源所在。對(duì)一臺(tái)機(jī)器所進(jìn)行的振動(dòng)分析1/3是由其振動(dòng)頻率成分查找振源。其余2/3的振動(dòng)分析是從已知機(jī)器的歷史中找到問題所在。多頻率成分的產(chǎn)生第10頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天機(jī)械振動(dòng)的類型第11頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天各振源間的組合第12頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天把振動(dòng)信號(hào)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(shí)現(xiàn)，也可在計(jì)算機(jī)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。振動(dòng)信號(hào)的頻率分析第13頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天頻率成分的提取第14頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天名稱波形頻譜名稱波形頻譜各種振動(dòng)波形的頻譜第15頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子Onesecondoftime風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子每秒鐘轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)子上施加一個(gè)重量，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡力，而引起振動(dòng)第16頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－頻率計(jì)算Hertz=Hz=Cyclespersecond

RPM=Revolutionsperminute

CPM=Cyclesperminute

CPM=RPM=Hzx60

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速=5Hzor300RPM周期=1/頻率風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速=5Hzor300RPM第17頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高一倍波形圖中的波形靠得很近風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速=10Hzor600RPM

一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－提高頻率第18頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－提高幅值位移:milsormicron速度:in/secormm/sec加速度:G由于加在風(fēng)機(jī)葉片上的不平衡重量，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高后，其振動(dòng)幅值增加波形的高度是幅值.

第19頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－增加另一個(gè)振源新的振動(dòng)成分=10x8=80Hz摩擦不平衡第20頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－一個(gè)振源的頻譜分析FFT5Hz5Hz=300RPM10Hz=600RPMFFT10Hz第21頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn)－－兩個(gè)振源的頻譜分析RubImbalanceFFT10Hz80Hz600CPM第22頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天單自由度振動(dòng)問題注：確定系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為系統(tǒng)的自由度第23頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天簡(jiǎn)諧振動(dòng)第24頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)第25頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天非簡(jiǎn)諧振動(dòng)第26頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)的頻率等于激勵(lì)的頻率。振幅大小與激勵(lì)力的大小成正比。激勵(lì)頻率接近固有頻率時(shí)，振幅增大稱為共振。共振峰大小決定于阻尼大小。振幅和位相隨激勵(lì)頻率而變化，變化規(guī)律用系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性來表示。單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)第27頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)參數(shù)的計(jì)算第28頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天各振動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系第29頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天干擾力引起的振動(dòng)波形第30頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)信號(hào)處理（1）第31頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)信號(hào)處理（2）第32頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天典型振動(dòng)信號(hào)的FFT簡(jiǎn)諧波形及其頻譜脈沖波形及其頻譜方波形及其頻譜簡(jiǎn)諧拍波及其頻譜第33頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天濾波問題高通濾波低通濾波帶通濾波帶阻濾波第34頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù)時(shí)域波形的截取與復(fù)制第35頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù)時(shí)域波形的復(fù)制誤差第36頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù)頻域波形的泄漏問題第37頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù)加窗處理矩形窗漢寧窗(Hanning)海明窗(Hamming)凱莎窗(Kesha)三角窗

窗函數(shù)：第38頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天混疊問題及采樣頻率減少混疊問題的方法：提高采樣頻率

對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行濾波

第39頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天頻域和時(shí)域的平均技術(shù)

平均10次后的頻譜未進(jìn)行平均處理的頻譜未進(jìn)行平均處理的波形與頻譜已進(jìn)行平均處理的波形與頻譜第40頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備繪圖儀測(cè)量電路基頻檢測(cè)儀記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)

汽輪機(jī)

齒輪增速箱

壓縮機(jī)

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(jī)械振動(dòng)測(cè)量框圖第41頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天Vibrationfrequencyindicatesthepotentialsourceoftheproblem–also“howoften”aproblemrepeatsitselfVibrationamplitudeindicatestheseverityoftheproblem.Phaseindicateshowamachineismoving與振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的量－相位第42頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)記K’，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電或渦流式），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(gè)正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動(dòng)相位，即

a。振動(dòng)相位直接和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度有關(guān)，在平衡和故障診斷中有重要作用。參考脈沖也用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)相位的測(cè)量第43頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天Therelationshipofthemovementofpartofamachinetoareference–forexamplethepositionoftheshaftasitrotatesTherelationshipofthemovementbetweenoneormorepointsonamachine同相位振動(dòng)反相位振動(dòng)振動(dòng)相位第44頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天Onceweknow“how”amachineismoving,weknowWHYAmplitudeandfrequencyprovide80%accuracywhenperformingadiagnosisoranalysis–addingphaseincreasesaccuracytobetterthan95%相位的作用第45頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天振動(dòng)位移振動(dòng)加速度振動(dòng)速度力的指示疲勞的指示應(yīng)力的指示對(duì)數(shù)幅值對(duì)數(shù)頻率當(dāng)量烈度等值線實(shí)例1：600RPM風(fēng)機(jī)振動(dòng)位移振動(dòng)速度振動(dòng)加速度實(shí)例2：15K赫茲齒輪嚙合測(cè)量單位及檢測(cè)類型第46頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天各種振動(dòng)傳感器第47頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)與原理特性曲線標(biāo)定及其標(biāo)定系數(shù)非接觸式位移傳感器磁電式振動(dòng)速度傳感器壓電式振動(dòng)加速度計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)及原理第48頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天接收形式：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(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的速度。不適于測(cè)量瞬態(tài)振動(dòng)和很快的變速過程。低輸出阻抗，抗干擾力強(qiáng)。傳感器質(zhì)量較大，對(duì)小型對(duì)象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。磁電速度傳感器第49頁(yè),共57頁(yè)，2024年2月25日，星期天接收形式：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(hào)可在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的加速度。適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)的測(cè)量。