振动基础知识

1、基本概念和基础知识、常见的工程物理量 力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等（一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构 施加力，激发结构的某些特性，便于测试了解其结构特性，如模态试验 用的力锤。（二）应力应变：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定 的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例 常数称为弹性模量或弹性系数。（三）振动位移：位移就是质量块运动的总的距离，也就是说当质量块振动时，位移就是质量块上、

2、下运动有多远。位移的单位可以用卩m表示。进一步可 以从振动位移的 时间波形推出振 动的速度和加速 度值。neutra pos tionmassone cycleupp«r pos tiondisplaoemanllower pos tionSpringAtime可以是静态位移，可以是动态位移。通常我们测试的都是动态位移量。有角 位移、线位移等。（四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为 0,这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以

3、后质量块开始减速运动。振动速度的单位是用 mm/s来表示。（五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2或g来表示。由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。（六）转速：旋转机械的转动速度（七）简谐振动及振动三要素振动是一种运动形式一一往复运动振幅周期TQQ180警速度U 位移d加速度収罡时间做d= Dsin (2n t/T +)D振动的最大值，称为振幅T振动周期，完成一次全振动所需要的时间f单位时间内振动的次数，即周期的倒数为振动频率,f = 1/T(Hz)(1)频率f又可用角频率来表示，即(rad/s )3和f的关系为

4、(rad/s )co /2 n(Hz)将式(1)、(2)、(3)代入式可得d = DSin (o t +)=Dsin(2n ft +)可以用正玄或余玄函数描述的振动过程称之为简谐振动振动三要素：振幅 D频率f和相位（八八 表示振动的参数：位移、速度、加速度振动位移：d = Ds in t振动速度：V二Dcos t =Vsin( t +)V= D振动加速度：a = -D2sin t =As in(t + n)=-D(九)振动三要素在工程振动中的意义1、振幅O振幅是振动强度和能量水平的标志,振幅的峰峰咕、蝉值、启皱匸直0 7050-f T单i第值*振幅物体动态运动或振动的幅度。是评价机器运转状态优

5、劣的主要指标。即“有没有问题看振幅”。O峰峰值、单峰值、有效值 振幅的量值可以表示为峰峰值（PP）、单峰值（P）、有效值（rms） 或平均值（ap）。峰峰值是整个振动 历程的最大值，即正峰与负峰之间 的差值；单峰值是正峰或负峰的最 大值；有效值即均方根值。O振动位移、振动速度、振动加速度振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述、度量，三者相 互之间可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中，除特别注明外，习惯上:O振动位移的量值为峰峰值，单位是微米1 m或毫米mm;O振动速度的量值为有效值（均方根值），单位是毫米/秒mm/s;O振动加速度的量值是单峰值，单位是米/秒平方m/s2或重力加

6、速度g, 1g = m/s 2。有效值二峰峰值（峰峰值二有效值） 平均值应用较少。振动强度与位移成正比； 振动强度与速度成正比； 振动强度与加速度成正比。O峰峰值、有效值、单峰值三者之间的量值关系单峰值二峰峰值/2 ,平均值二峰峰值，在低频范围内，在中频范围内，在咼频范围内，频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加 速度的数值相对较小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小； 而频率高，意味着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及变化 量大，因此振动强度与振动加速度成正比。振动位移反映了振动距离（间隙）的大小，振动速度反映了振动能量的 大小，振动加速度反映

7、了振动冲击力的大小。的振动用装在轴承座上的涡流式位移传感器来测量转子 用振动位移的峰峰值1 m表示；的振动用速度传感器、如今主要是加速度传感器在壳体上在实际应用中：大型旋转机械（轴）的振动， 一般转动设备靠近轴承处来测量，用振动速度的有效值mm/s表示；齿轮的振动用加速度传感器在 壳体上测量，用振动加速度的单峰值m/s2 或回 表示，或用振动速度的有效值mm/s表示。2、频率Hz。O频率f物体每秒钟振动循环的次数，单位是赫兹频率是振动特性的标志，是分析振动原因的重要依据。即“有没有问题看振幅，什么问题看频率”。O周期T是物体完成一个振动过程所需要的时间，单位是秒S。例如一个单摆，它的周期就是重

8、锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时 间。频率与周期互为倒数，f = 1/T。对旋转机械来说，转子每旋转一周就是完成了一个振动过程，为一个周期， 或者说振动循环变化了一次。因此转速 n角速度3都可以看作频率，称为旋 转频率、转速频率、圆频率，或 n 3、f不分，都直接简称为频率，它们之间 的换算关系为：f = n /60 , 3 = 2nf = 2nn/60，其中转速n的单位为转/分 钟r/min，角速度w的单位为弧度/秒rad/s。O倍频、一倍频、二倍频、倍频、工频、基频、转频许多振动往往与转速相关，因此振动频率也可以用转速频率的倍数来表示。倍频就是用转速频率的倍数来表示的振动频率

9、。如果振动频率为机器实际运行转速频率的一倍、二倍、三倍、倍、倍、 时，则称为一倍频（习惯上又称为1X,或IX）、二倍频（2X、2X）、三倍频（3X、 3X）、倍频（、x）、倍频（、x）、等。其中，一倍频，即 实际运行转速频 率又称为工频、转频、基频，倍频又称为半频。例如，某机器的实际运行转速 n为6000 r/min，那么，转速频率=n/60 = 6000/60 = 100Hz,其工频为 100Hz, 二倍频为 200Hz,半频为 50Hn3、相位O相位给定时刻振动体被测点相对于固定参考点的角位置，单位是度 进一步的理解后续再介绍。（十）波形与频谱的关系FFT变换原理*T（f=b + + 加）

10、A 二 a式中.4-h：流分屋；抵心（27rWot + 0&）谐波分th A L 2:K谐波仆吊：振幅：久谐波分诙相角碁To基频./,=T一-周期.FFT变换示意图扼幅频率时间凰时域角度看 为波形s从频域角度看.振动测量用传感器如何将物理量转如何检测到振动信号呢？测试系统采集的都是电压信号，换为电量呢？这就需要各种类型的传感器。1、2、传感器作用：传感器就是将被测物量的变化转换成电信号的转换器。传感器分类：传感器根据被测物量的不同分为： 温度传感器、压力传 感器、力传感器、应变计、振动传感器（位移传感器、速度传感器、加速度传 感器）、转速传感器以及噪声传感器 等；3、传感器常用技术指标

11、：最常用的指标：灵敏度：传感器将物理量转换成电量后，我们测到的是 电压，如何知道真实物理量变化了多少呢？这就是传感器的灵敏度指标 要告诉我们的。灵敏度就是单位物理量变化产生的电量大小 。如位移传 感器灵敏度指标：um。单位：V/EU4、电涡流式位移传感器外形图用于测量轴的振动。灵敏度：200mv/mil =卩 m 8 mv电动式速度传感器5、用于测量轴承座的振动速度。灵敏度：500mv/ in/s = mm/s6、压电式加速度传感器灵敏度：25mv/g Be ntly公司标准型振动标准振动评价评价设备运行状态是否正常、有无发生故障，除查看转速、流量、压力、 温度、电流等运行参数外，主要是看设备

12、的振动状况，看振幅值的大小 。O振动烈度振动烈度是振动标准中的通用术语，是描述一台机器振动能量状态的特征 量。在国内外振动标准中，几乎都规定振动烈度的度量值为振动速度的有效值。 因此，可以认为振动烈度就是振动速度的有效值。由于只有振动烈度才有振动标准可以参照（大机组不完全如此），评价机器 运转状态的优劣时才能做到有据可依。所以在对一般旋转机械进行振动检测时， 应测量振动速度的有效值（而不是振动位移），并要求在靠近轴承位置处的水平、 垂直、轴向三个方向上都进行测量，最后取最大值作为振动烈度。烈度标准区区区区 A B C D新交付使用的机器应达到的状态或忧良状态；机器可以长期运行或合格状态机器尚可短期运行但必须采取相应补