振動(dòng)的基本知識(shí)...ppt

BPdM北京普迪美科技有限公司Tel 86 10 62049486Fax 86 10 62044543 振動(dòng)分析基礎(chǔ) 簡(jiǎn)諧振動(dòng)三要素振動(dòng)的時(shí)域描述振動(dòng)的頻域描述系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)單自由度系統(tǒng)多自由度系統(tǒng)自由振動(dòng) 模態(tài)強(qiáng)迫振動(dòng) 共振幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng) 振動(dòng)測(cè)量框圖傳感器及其選用旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量的幾個(gè)特殊問題相位和基頻的測(cè)量波德圖和極坐標(biāo)圖三維頻譜圖軸心軌跡和軸心位置圖擺振信號(hào)來源及其補(bǔ)償 本章內(nèi)容 什么是振動(dòng) 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 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 振動(dòng)位移 Displacement d Asin t速度 Velocity 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(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 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 振動(dòng)的時(shí)域參數(shù) 振動(dòng)測(cè)量單位 Displacement distance milsormicrometers mVelocity speed rateofchangeofdisplacement in secormm secAcceleration rateofchangeofvelocity G sorin sec2ormm sec2FrequencyHertz Hz CyclespersecondRPM RevolutionsperminuteCPM CyclesperminuteCPM RPM Hzx60 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 振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)計(jì)算 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 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 機(jī)械振動(dòng)的類型 各振源間的組合 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 頻率成分的提取 名稱波形頻譜名稱波形頻譜 各種振動(dòng)波形的頻譜 一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子 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) 一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn) 頻率計(jì)算 Hertz Hz CyclespersecondRPM RevolutionsperminuteCPM CyclesperminuteCPM RPM Hzx60風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 5Hzor300RPM 周期 1 頻率 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 5Hzor300RPM 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 一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn) 提高幅值 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 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 10 x8 80Hz 摩擦 不平衡 一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn) 一個(gè)振源的頻譜分析 一個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng)試驗(yàn) 兩個(gè)振源的頻譜分析 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 簡(jiǎn)諧振動(dòng) 有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng) 非簡(jiǎn)諧振動(dòng) 振動(dòng)的頻率等于激勵(lì)的頻率 振幅大小與激勵(lì)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) 振動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 各振動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系 干擾力引起的振動(dòng)波形 振動(dòng)信號(hào)處理 1 振動(dòng)信號(hào)處理 2 典型振動(dòng)信號(hào)的FFT 濾波問題 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 FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù) 時(shí)域波形的復(fù)制誤差 FFT中的泄漏問題及其窗函數(shù) 頻域波形的泄漏問題 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) 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 頻域和時(shí)域的平均技術(shù) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量框圖 Vibrationfrequencyindicatesthepotentialsourceoftheproblem also howoften aproblemrepeatsitselfVibrationamplitudeindicatestheseverityoftheproblem Phaseindicateshowamachineismoving 與振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的量 相位 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 Therelationshipofthemovementofpartofamachinetoareference forexamplethepositionoftheshaftasitrotatesTherelationshipofthemovementbetweenoneormorepointsonamachine 同相位振動(dòng) 反相位振動(dòng) 振動(dòng)相位 Onceweknow how amachineismoving weknowWHYAmplitudeandfrequencyprovide80 accuracywhenperformingadiagnosisoranalysis addingphaseincreasesaccuracytobetterthan95 相位的作用 測(cè)量單位及檢測(cè)類型 各種振動(dòng)傳感器 傳感器結(jié)構(gòu)及原理 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 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) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要注意電磁場(chǎng) 聲場(chǎng)和接地回路的干擾 壓電加速度傳感器 非接觸式位移傳感器 加速度傳感器的頻響特性 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 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 時(shí)間 日期 其他工藝參數(shù)等 本圖第三坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速 機(jī)器升速過程中發(fā)生了油膜渦動(dòng)和油膜振蕩 軸心軌跡Orbit的測(cè)定 軸心軌跡 O