1.概述

振動(dòng)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障中占了很大比重，是影響設(shè)備安全，穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。振動(dòng)直接反應(yīng)了設(shè)備的健康狀況，是設(shè)備安全評(píng)估的重要指標(biāo)。通過(guò)對(duì)振動(dòng)分析方法的調(diào)查，熟悉一般的振動(dòng)分析流程及方法，從而對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行故障診斷及趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

2.目的

調(diào)查并理解振動(dòng)分析的方法和手段，從而通過(guò)不同的振動(dòng)分析方法準(zhǔn)確定位機(jī)械故障，提高維護(hù)效率。

3.詳細(xì)

3.1.振動(dòng)信號(hào)

3.1.1.機(jī)械振動(dòng)的類(lèi)型

按照振動(dòng)歷程和信號(hào)的特點(diǎn)分類(lèi)，參見(jiàn)圖3.1

圖3.1 振動(dòng)類(lèi)型按振動(dòng)歷程和信號(hào)的特點(diǎn)分類(lèi)

按照振動(dòng)產(chǎn)生的原因分類(lèi)：

自由振動(dòng)：給系統(tǒng)一定的初始能量后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的振動(dòng)。若系統(tǒng)無(wú)阻尼，則系統(tǒng)維持等幅振動(dòng)；若系統(tǒng)有阻尼，則系統(tǒng)為衰減振動(dòng)。

受迫振動(dòng)：振動(dòng)由于周期變化的外力作用所引起，如不平衡、不對(duì)中所引起的振動(dòng)。

自激振動(dòng)：在沒(méi)有外力作用下，只是由于系統(tǒng)自身的原因所產(chǎn)生的激勵(lì)而引起的振動(dòng)，如油膜震蕩、喘振等。

3.1.2.簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其三要素

簡(jiǎn)諧振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最基本、最具有代表意義的振動(dòng)方式，振幅、頻率、初相角稱(chēng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素，簡(jiǎn)諧振動(dòng)有如下特征：

圖3.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其三要素

3.1.3.振幅、頻率、相位在工程振動(dòng)中的意義

3.1.3.1.振幅

振幅是物體動(dòng)態(tài)振動(dòng)的幅度，振幅是振動(dòng)強(qiáng)度和能量水平的標(biāo)志，是評(píng)價(jià)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)優(yōu)劣的主要指標(biāo)。它的量值可以表示為峰峰值、峰值、有效值(均方根值)。

圖3.3 振幅的峰峰值、峰值、有效值

工程應(yīng)用中表示振動(dòng)幅度的參數(shù)有位移、速度、加速度。位移的量值為峰峰值，單位是微米μm或者毫米mm，振動(dòng)位移具體的反映了振動(dòng)幅度的大小。速度的量值為有效值(均方根植)，又稱(chēng)振動(dòng)烈度，單位為毫米每秒mm/s，是位移的變化速率，振動(dòng)速度反映了能量的大小。

加速度的量值為峰值，單位為米每平方秒m/s2或重力加速度g(1g=9.8m/s2),振動(dòng)加速度反映了振動(dòng)速度的變化率，加速度越大代表施加在系統(tǒng)上的作用力越大。

時(shí)域波形幅度參數(shù)的選擇：振動(dòng)幅值是振動(dòng)分析中經(jīng)常使用的重要振動(dòng)參數(shù)之一，它與機(jī)器存在的潛在故障的嚴(yán)重程度成正比，并且也是顯示機(jī)器狀態(tài)的首選參數(shù)之一，當(dāng)信號(hào)頻率在10hz以下時(shí)，位移測(cè)量比較便利，當(dāng)機(jī)器內(nèi)部所產(chǎn)生的振源頻率超過(guò)5000hz以上，推薦應(yīng)用加速度，當(dāng)機(jī)器的振源頻率范圍在5-5000hz時(shí)，一般選擇測(cè)量振動(dòng)速度。

3.1.3.2.頻率

頻率代表每秒振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)，是分析振動(dòng)原因的重要參數(shù)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個(gè)振動(dòng)過(guò)程，轉(zhuǎn)速單位為轉(zhuǎn)每分鐘，縮寫(xiě)為CPM，旋轉(zhuǎn)頻率f=CPM/60。許多振動(dòng)與轉(zhuǎn)速相關(guān)，因此振動(dòng)頻率也可以用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來(lái)表示，倍頻就是用轉(zhuǎn)速頻率的倍數(shù)來(lái)表示振動(dòng)頻率，其中，一倍頻，即實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速頻率又稱(chēng)為工頻、轉(zhuǎn)頻、基頻。

3.1.3.3.相位

相位代表給定時(shí)刻振動(dòng)物體被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于固定參考點(diǎn)的角位置，單位是度。相位反應(yīng)機(jī)器某一部分的振動(dòng)與另一部分振動(dòng)的相互關(guān)系，相位分析是一個(gè)強(qiáng)有力的工具，可用于協(xié)助查找故障。

3.1.4.機(jī)械振動(dòng)測(cè)量及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照國(guó)標(biāo)GB/T6075(在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量和評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng))或ISO10816，在GB/T6075的總則部分中規(guī)定了使用以下測(cè)量量：振動(dòng)位移，以微米(μm)為單位，振動(dòng)速度，以毫米每秒(mm/s)為單位，振動(dòng)加速度，以米每二次方秒(m/s2)為單位，詳細(xì)細(xì)節(jié)請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.5.振動(dòng)信號(hào)的分析方法

針對(duì)振動(dòng)信號(hào)的上述特征，可有如下分析方法：

1)時(shí)域分析(波形、軸心軌跡、軸心位置)

2)頻域分析(傅里葉變換、頻譜、相位、瀑布圖、濾波分析、細(xì)化譜、倒頻譜、包絡(luò)分析)

3)變速分析(波特圖、階次分析、極坐標(biāo)圖、級(jí)聯(lián)圖)

4)趨勢(shì)分析

實(shí)際上，經(jīng)過(guò)采樣得到原始振動(dòng)數(shù)據(jù)后，就時(shí)域分析和頻域分析兩種。時(shí)域分析是對(duì)原始振動(dòng)數(shù)據(jù)的顯示，頻域分析是對(duì)經(jīng)過(guò)傅里葉變換后數(shù)據(jù)的顯示，只是顯示的方法不同而已。例如軸心軌跡是對(duì)相同部位兩個(gè)方向波形的合成，瀑布圖是不同時(shí)刻的頻譜顯示，波特圖和極坐標(biāo)圖分別表示基頻振動(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。

未完待續(xù)......

總結(jié)

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