振動(dòng)基本知識(shí)

1、關(guān)于振動(dòng)的基本知識(shí)第一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月什么是振動(dòng)？第二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月沒有力的作用 = 沒有運(yùn)動(dòng)三種基本型式的力Impact loose parts, hammering in a piping system, rolling element in a bearing hitting a spallPeriodic repetitive force such as unbalance or misalignmentRandom varies with time, for example, turbulence in piping, pump

2、cavitation振動(dòng)源于力的作用第三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月簡諧振動(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 (Angular frequency) 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 (Initial phase) 描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作。第四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月dvadva振動(dòng)位移 (Displacement)d=A sint速度 (Velocity

3、)v=A sin(t+/2)加速度 (Acceleration) a=A sin(t+)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90; 速度領(lǐng)先位移90。振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系 第五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月簡諧振動(dòng)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平均值對非簡諧振動(dòng)，上述關(guān)系不成立。正峰值負(fù)峰值平均絕對值有效值平均值峰峰值振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)第六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(dòng)測量單位Displacemen

4、t (distance)mils or micrometers, mVelocity (speed - rate of change of displacement)in/sec or mm/sec Acceleration (rate of change of velocity) Gs or in/sec2 or mm/sec2Frequency Hertz = Hz = Cycles per secondRPM = Revolutions per minuteCPM = Cycles per minuteCPM = RPM = Hz x 60第七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月瞬

5、時(shí)值 (Instant value) 振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。峰值 (Peak value) 振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對值 (Aver. absolute value)均值 (Mean value) 又稱平均值或直流分量。有效值 (Root mean square value) xpx = x(t)振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)計(jì)算第八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月即使是很簡單的機(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)。各種振源第九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月每個(gè)振源都要產(chǎn)生自己獨(dú)特的

6、振動(dòng)頻率成分或振動(dòng)形態(tài)。對已知的設(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)生第十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月機(jī)械振動(dòng)的類型第十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月各振源間的組合第十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月把振動(dòng)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(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

7、診斷的有力工具。振動(dòng)信號的頻率分析第十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月頻率成分的提取第十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月名稱 波 形 頻 譜 名稱 波 形 頻 譜各種振動(dòng)波形的頻譜第十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子One second of time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)第十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)頻率計(jì)算Hertz = Hz = Cycles per secondRPM = Revolutions per minuteCPM = Cycles p

8、er minuteCPM = RPM = Hz x 60風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 = 5 Hz or 300 RPM周期 = 1/頻率風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 = 5 Hz or 300 RPM第十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月風(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 = 10 Hz or 600 RPM一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)提高頻率第十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)提高幅值位移: mils or micron速度: in/sec or mm/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.第十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于202

9、2年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)增加另一個(gè)振源新的振動(dòng)成分 = 10 x 8 = 80 Hz摩擦不平衡第二十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)一個(gè)振源的頻譜分析FFT5 Hz5 Hz = 300 RPM10 Hz = 600 RPMFFT10 Hz第二十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一個(gè)簡單振動(dòng)試驗(yàn)兩個(gè)振源的頻譜分析RubImbalanceFFT10 Hz80 Hz600 CPM第二十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月單自由度振動(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)的自由度第二十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月簡諧振動(dòng)第二十四張，PP

10、T共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)第二十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月非簡諧振動(dòng)第二十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(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)第二十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(dòng)參數(shù)的計(jì)算第二十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月各振動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系第二十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾力引起的振動(dòng)波形第三十張，PPT共五十

11、七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(dòng)信號處理（1）第三十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(dòng)信號處理（2）第三十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月典型振動(dòng)信號的FFT 簡諧波形及其頻譜 脈沖波形及其頻譜 方波形及其頻譜 簡諧拍波及其頻譜第三十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月濾波問題高通濾波低通濾波帶通濾波帶阻濾波第三十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月FFT 中的泄漏問題及其窗函數(shù)時(shí) 域 波 形 的 截 取 與 復(fù) 制第三十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月FFT 中的泄漏問題及其窗函數(shù)時(shí) 域 波 形 的 復(fù) 制 誤 差第三十六張，PPT共五十七

12、頁，創(chuàng)作于2022年6月FFT 中的泄漏問題及其窗函數(shù)頻 域 波 形 的 泄 漏 問 題第三十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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)：第三十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月混疊問題及采樣頻率減少混疊問題的方法： 提高采樣頻率 對時(shí)域波形進(jìn)行濾波 第三十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月頻域和時(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四十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月

13、磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備繪圖儀測量電路基頻檢測儀記錄儀數(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)測量框圖第四十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Vibration frequency indicates the potential source of the problem also “how often” a problem repeats itselfVibration amplitude indicates the severity of the problem.Phase indicates how a machi

14、ne is moving與振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的量相位第四十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月在轉(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。參考脈沖也用于測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)相位的測量第四十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月The relationship of the movement of part of a machine to a reference for example the position

15、of the shaft as it rotatesThe relationship of the movement between one or more points on a machine同相位振動(dòng)反相位振動(dòng)振動(dòng)相位第四十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Once we know “how” a machine is moving, we know WHYAmplitude and frequency provide 80% accuracy when performing a diagnosis or analysis adding phase increases accu

16、racy to better than 95%相位的作用第四十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(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)力的指示對數(shù)幅值對數(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 齒輪嚙合測量單位及檢測類型第四十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月各種振動(dòng)傳感器第四十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 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)及原理第四十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)

17、典型頻率范圍：10Hz1000Hz典型線性范圍：02mm典型靈敏度 ：20mV/mm/s測量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對振動(dòng)的速度。不適于測量瞬態(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，對小型對象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。磁電速度傳感器第四十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz10kHz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(dòng)部件的絕對振動(dòng)的加速度。適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)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。壓電加速度傳感器第五十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月非接觸式位移傳感器第五十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月加速度傳感器的頻響特性第五十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月波德圖和極坐標(biāo)圖波德圖(Bode Plot)和極坐標(biāo)圖(Polar Plot)兩者所含信息相同，都表示基頻振動(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。第五十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三維頻譜圖 三維頻譜圖是頻譜的集合。第三個(gè)坐標(biāo)可以是轉(zhuǎn)速