振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振幅A

(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值。描述振動(dòng)的規(guī)模。頻率

f

(Frequency)

描述振動(dòng)的快慢。單位為次/秒(Hz)或次/分(c/min)

。周期

T=1/f

為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。

圓頻率

=2

f

為每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒初相角

(Initialphase)

描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)。簡諧振動(dòng)的三要素2振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)位移、速度、加速度之間的關(guān)系

振動(dòng)位移速度)加速度位移、速度、加速度都是同頻率的簡諧波。三者的幅值相應(yīng)為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度領(lǐng)先速度90o;速度領(lǐng)先位移90o。xvaxva3振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)的時(shí)域波形名稱波形4振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)若干幅值參數(shù)的定義瞬時(shí)值

振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。峰值

振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對(duì)值

均值

(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值xpx=x(t)5振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對(duì)值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡諧振動(dòng)的幅值參數(shù)6振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)雜振動(dòng)的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時(shí)間變化，彼此間無明確定關(guān)系正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms7振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)常用的幅值參數(shù)及其單位

位移

峰峰值。單位為微米（m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）8振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)信號(hào)的頻率分析把振動(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。9振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)各種振動(dòng)的頻譜圖名稱波形頻譜10振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)間域頻率域FFTIFFT11振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)自激振動(dòng)(機(jī)械)系統(tǒng)

單自由度多自由度

強(qiáng)迫振動(dòng)自由振動(dòng)反饋機(jī)制持續(xù)激勵(lì)初始激勵(lì)恒定能源激勵(lì)響應(yīng)12振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)

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13振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)多自由度振動(dòng)系統(tǒng)圖中數(shù)字為系統(tǒng)的自由度數(shù)5322614振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)單自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)系統(tǒng)在沒有激勵(lì)下，由初始條件引起的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)。初始位移初始速度a—無阻尼b—小阻尼c—臨界阻尼d—大阻尼15振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)單自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)自由振動(dòng)的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。振幅大小決定于初始條件（初始位移和初始速度）。系統(tǒng)的阻尼大，振幅衰減快；阻尼小，振幅衰減慢。阻尼系數(shù)=1稱為臨界阻尼。16振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)由自由振動(dòng)確定固有頻率和阻尼17振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)有多個(gè)固有頻率。從小到大，稱為第1階、第2階等等。每個(gè)頻率有一對(duì)應(yīng)的振型和阻尼值。同一階的固有頻率、振型和阻尼值一起，稱為模態(tài)。兩自由度系統(tǒng)的模態(tài)舉例第二階模態(tài)第一階模態(tài)18振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)的自由振動(dòng)為各階自由振動(dòng)的疊加。振動(dòng)一般不再是簡諧的。各階自由振動(dòng)所占成分的大小，決定于初始條件。各階自由振動(dòng)衰減的快慢，決定于該階的阻尼。阻尼大，衰減快；阻尼小，衰減慢。在衰減過程中，各階的振型保持不變，即節(jié)點(diǎn)位置不變。多自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)19振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)振動(dòng)的頻率等于激勵(lì)的頻率。振幅大小與激勵(lì)的大小成正比。激勵(lì)頻率接近固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼小，共振峰高；阻尼大，共振峰低。位相上說，振動(dòng)落后于激勵(lì)。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。20振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)幅頻特性相頻特性

激勵(lì)頻率激勵(lì)頻率響應(yīng)幅值響應(yīng)位相21振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)由強(qiáng)迫振動(dòng)確定固有頻率和阻尼22振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)的頻率等于外激勵(lì)的頻率。振型為各階振型的疊加。各階振型所占的比例，決定于外激勵(lì)的頻率和作用點(diǎn)位置。激勵(lì)頻率接近某階固有頻率時(shí)，該階振型增大而占主導(dǎo)地位，是為該階共振狀態(tài)。共振峰大小決定于該階阻尼值和激勵(lì)的位置。作用在某階節(jié)點(diǎn)上的激勵(lì)力，不能激起該階振動(dòng)。多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)23振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)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24振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)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(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。輸出阻抗低，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。25振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)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(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。傳感器質(zhì)量小，可測(cè)很高振級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要注意電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和接地回路的干擾。26振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預(yù)緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預(yù)壓簧片三角柱27振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)渦流位移傳感器不接觸測(cè)量，特別適合測(cè)量轉(zhuǎn)軸和其他小型對(duì)象的相對(duì)位移。有零頻率響應(yīng)，可測(cè)靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對(duì)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(duì)象為鋼)28振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)渦流位移傳感器及前置器29振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸承振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置31振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置32振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸承振動(dòng)與軸振動(dòng)的比較33振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)基頻是轉(zhuǎn)速頻率。基頻分量的幅值和轉(zhuǎn)子的不平衡大小有關(guān)。基頻分量的相位和不平衡在轉(zhuǎn)子上的方位有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的

基頻分量的幅值和相位的測(cè)量

34振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)鍵相與相位參考脈沖在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)記K，在軸承座上布置鍵相傳感器K（光電式或渦流式），其輸出為相位參考脈沖。參考脈沖是測(cè)量相位的基準(zhǔn)。參考脈沖也可用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。K’K1轉(zhuǎn)t參考脈沖35振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)振動(dòng)相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系從參考脈沖到第一個(gè)正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動(dòng)相位。振動(dòng)相位與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度一一對(duì)應(yīng)。在平衡和故障診斷中有重要作用。振動(dòng)信號(hào)參考脈沖36振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)波形圖(Wave)時(shí)間域內(nèi)的振動(dòng)波形頻譜圖(Spectrum)組成振動(dòng)的各諧波成分軸心軌跡(Orbit)轉(zhuǎn)軸中心的振動(dòng)軌跡，由水平和鉛垂兩方向波形合成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)圖示(定轉(zhuǎn)速)37振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)波形圖、頻譜圖及軸心軌跡38振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸心軌跡的測(cè)定軸心軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的有力工具。軸心軌跡可用基頻檢測(cè)儀和示波器得到，也可以用計(jì)算機(jī)完成。39振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸心軌跡陣波德圖與極坐標(biāo)圖(Bode&PolarPlot)

升（降）速時(shí)，基頻幅值和相位的變化三維頻譜圖(Cascade)坎貝爾圖(Campber)各轉(zhuǎn)速下的頻譜圖的另一種表示軸心位置

判定軸頸靜態(tài)工作點(diǎn)和油膜厚度旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)圖示(變轉(zhuǎn)速)40振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸心軌跡陣圖汽輪發(fā)電機(jī)組一個(gè)軸承在不同轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡陣41振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)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(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。42振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)三維頻譜圖是頻譜的集合。本圖的第三個(gè)坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速。本圖表明在升、降速過程中振動(dòng)頻譜的變化。第三坐標(biāo)也可是時(shí)間、工藝參數(shù)等。三維頻譜圖（譜陣圖）43振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)本圖的第三個(gè)坐標(biāo)是時(shí)間(日期)，反映頻譜的趨勢(shì)。三維頻譜圖（譜陣圖）44振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)器轉(zhuǎn)速振動(dòng)頻率坎貝爾(Campber)圖注：圓圈直徑代表振動(dòng)的大小；斜線代表諧波次數(shù)。45振動(dòng)振動(dòng)測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)軸心位置的