機(jī)械故障與振動(dòng)波形特征.ppt

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1、第二章振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)成一個(gè)確定性振動(dòng)有3個(gè)基本要素，即振幅D，頻率f（或ω）和相位φ。即使在非確定性振動(dòng)中，有時(shí)也包含有確定性振動(dòng)。振幅、頻率、相位，這是振動(dòng)診斷中經(jīng)常用到的三個(gè)最基本的概念。1）振幅D:簡(jiǎn)諧振動(dòng)可以用下面函數(shù)式表示：特點(diǎn)：速度比位移的相位超前90o，加速度比位移的相位超前180o。比速度超前90o。2.1振動(dòng)信號(hào)的描述中點(diǎn)上限下限1）振幅式中A為最大振幅（μm或mm），指振動(dòng)物體（或質(zhì)點(diǎn)）在振動(dòng)過程中偏離平衡位置的最大距離）。峰值（單峰值）：A峰峰值（雙峰值，雙幅）：2A必須

2、特別說明一個(gè)與振動(dòng)幅值有關(guān)的物理量即速度有效值Vrms，亦稱速度均方根值。這是一個(gè)經(jīng)常用到的振動(dòng)測(cè)量參數(shù)。因?yàn)樗钅芊从痴駝?dòng)的烈度，所以又稱振動(dòng)烈度指標(biāo)。振幅反映振動(dòng)的強(qiáng)度，振幅的平方常與物質(zhì)振動(dòng)的能量成正比。因此，振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)都是用振幅來表示的。速度有效值Vrms、速度最大值Vp（峰值）、速度平均值Vav之間的關(guān)系如下式。速度有效值介于速度最大值和速度平均值之間。2）頻率f頻率f：振動(dòng)物體（或質(zhì)點(diǎn)）每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率，用f表示，單位為Hz。振動(dòng)頻率在數(shù)值上等于周期T的倒數(shù)，即：f=1/T式中T

3、——周期，即質(zhì)點(diǎn)再現(xiàn)相同振動(dòng)的最小時(shí)間間隔(s或ms)。頻率還可以用角頻率ω來表示，即：ω＝2πf頻率是振動(dòng)診斷中一個(gè)最重要的參數(shù)，振動(dòng)頻率與診斷方案的確定、狀態(tài)識(shí)外、診斷標(biāo)準(zhǔn)的選用有關(guān)。3）相位ψ相位ψ由轉(zhuǎn)角ωt與初相角φ兩部分組成:ψ＝ωt＋φ振動(dòng)信號(hào)的相位，表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位置。不同振動(dòng)源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)都有各自的相位。*相位相同的振動(dòng)會(huì)引起合拍共振，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。*相位相反的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生互相抵消的作用，起到減振的效果。由幾個(gè)諧波分量疊加而成的復(fù)雜波形，即使各諧波分量的振幅不變，僅改變相位角，也

4、會(huì)使波形發(fā)生很大變化，甚至變得面目全非。相位測(cè)量分析在故障診斷中亦有相當(dāng)重要的地位，一般用于諧波分析，動(dòng)平衡測(cè)量，識(shí)別振動(dòng)類型和共振點(diǎn)等許多方面。兩物體振動(dòng)相位差為0度兩物體振動(dòng)相位差為180度t0度2πABt2πAB90度t2πABπ兩物體振動(dòng)相位差90度轉(zhuǎn)機(jī)振動(dòng)相位的測(cè)定在轉(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

5、于測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。2021/9/197旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量中的相位是指某一制定的諧振信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸上某個(gè)物理標(biāo)記產(chǎn)生的每轉(zhuǎn)一次的脈沖信號(hào)之間的角度差。測(cè)振儀顯示的相位是振動(dòng)傳感器逆轉(zhuǎn)向到高點(diǎn)的角度，也就是高點(diǎn)順轉(zhuǎn)向振動(dòng)傳感器的角度，或波形圖上鍵向標(biāo)記到高點(diǎn)的角度。2021/9/1982.2振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系振動(dòng)位移(Displacement)速度(Velocity)加速度(Acceleration)位移、速度、加速度都是同頻率的簡(jiǎn)諧波。三者幅值依次為A、A?、A?2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度

6、90°;速度領(lǐng)先位移90°。1)2)3)2021/9/1910系統(tǒng)—用以完成一定功能的各有關(guān)部分的組合2.3有關(guān)名詞解釋（GB/T2298—91）機(jī)械系統(tǒng)—由質(zhì)量、剛度、和阻尼各元素組成的系統(tǒng)?剛度（K）—作用在彈性元件上的力（或力矩）的增量與相應(yīng)的位移的增量之比（表征系統(tǒng)支承強(qiáng)弱的物理量）?阻尼（C）—能量隨時(shí)間或距離的耗散（消耗能量的物質(zhì)）?阻尼器—用能量耗散的方法減少?zèng)_擊和振動(dòng)的裝置?隔振器—用來在某一頻率范圍內(nèi)減弱振動(dòng)傳輸?shù)母粽衿骷?lì)—作用于系統(tǒng)的外力或其它輸入大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)是左圖所示幾

7、種振動(dòng)中的一種，或是某幾種振動(dòng)的組合。設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，其表現(xiàn)的周期信號(hào)往往淹沒在隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)中，而當(dāng)設(shè)備故障程度加劇時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)中的周期成分加強(qiáng)。因此，從某種意義上講，設(shè)備振動(dòng)診斷過程，是從隨機(jī)信號(hào)中提取周期成分的過程。2.4振動(dòng)的分類2.4.1按振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征分類及其概念1）自由振動(dòng)與固有頻率這種振動(dòng)靠初始激勵(lì)（通常是一個(gè)脈沖力）一次性獲得振動(dòng)能量，歷程有限，一般不會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞，不是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備診斷所需考慮的目標(biāo)。描寫單自由度線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：式中x-振動(dòng)位移量通過對(duì)自由振動(dòng)方程的求解，我

8、們導(dǎo)出了一個(gè)很有用的關(guān)系式：無阻尼自由振動(dòng)的振動(dòng)頻率為:式中：m—物體的質(zhì)量、k—物體的剛度這個(gè)振動(dòng)頻率與物體的初始情況無關(guān)，完全由物體的力學(xué)性質(zhì)決定是物體自身固有的稱為固有頻率，這個(gè)結(jié)論對(duì)復(fù)雜振動(dòng)體系同樣成立。它揭示了振動(dòng)體的一個(gè)非常重要的特性。許多設(shè)備強(qiáng)振問題，如強(qiáng)迫共振、失穩(wěn)自激、非線性諧波共振等均與此有關(guān)。阻尼振動(dòng)體在運(yùn)動(dòng)過程中總是會(huì)受到某種阻尼作用，如空氣阻尼、材料內(nèi)摩擦損耗等，只有當(dāng)阻尼小于臨界值時(shí)才可激發(fā)起振動(dòng)。臨界阻尼Ce：振動(dòng)體的一種固