振动基本知识

1、关于振动的基本知识第一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月什么是振动？第二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月没有力的作用 = 没有运动三种基本型式的力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振动源于力的作用第三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月简谐振动三要素振幅 (Amplitude) 偏离平衡位置的最大值，记作A。描述振动的规模。圆频率 (Angular frequency) 描述振动的快慢，记作 ,单位为弧度/秒。 频率 f = /2 为每秒钟的振动次数，单位为次/秒(Hz)。 周期 T = 1/f = 2/ 为每振动一次所需的时间，单位为秒。初相角 (Initial phase) 描述振动在起始瞬间的状态，记作。第四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月dvadva振动位移 (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、加速度都是同频率的简谐波。三者的幅值依次为A、A、A 2。相位关系：加速度领先速度90; 速度领先位移90。振动位移、速度、加速度之间的关系 第五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月简谐振动为例 x=Asin( t+/2)峰值 xp=A; 峰峰值 xp-p=2A平均绝对值 xav=0.637A有效值 xrms=0.707A平均值对非简谐振动，上述关系不成立。正峰值负峰值平均绝对值有效值平均值峰峰值振动的时域参数第六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月振动测量单位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第七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月瞬

5、时值 (Instant value) 振动的任一瞬时的数值。峰值 (Peak value) 振动离平衡位置的最大偏离。平均绝对值 (Aver. absolute value)均值 (Mean value) 又称平均值或直流分量。有效值 (Root mean square value) xpx = x(t)振动的时域参数计算第八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月即使是很简单的机器也会因为各种振源而产生振动。各振源的振动不一定都是机器的转速频率，通常有些振源的振动是在转速频率之上或之下。有些振动甚至与转速无关。各种振源第九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月每个振源都要产生自己独特的

6、振动频率成分或振动形态。对已知的设备，找到了它所产生的各振动频率成分，也就知道了振源所在。对一台机器所进行的振动分析1/3 是由其振动频率成分查找振源。其余2/3 的振动分析是从已知机器的历史中找到问题所在。多频率成分的产生第十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月机械振动的类型第十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月各振源间的组合第十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月把振动信号中所包含的各种频率成分分别分解出来的方法。频率分析的数学基础是傅里叶变换和快速傅里叶算法（FFT）。频率分析可用频率分析仪来实现，也可在计算机上用软件来完成。频率分析的结果得到各种频谱图，这是故障

7、诊断的有力工具。振动信号的频率分析第十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月频率成分的提取第十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月名称 波 形 频 谱 名称 波 形 频 谱各种振动波形的频谱第十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一个简单振动试验风机转子One second of time风机转子每秒钟转5转在转子上施加一个重量，使转子产生不平衡力，而引起振动第十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一个简单振动试验频率计算Hertz = Hz = Cycles per secondRPM = Revolutions per minuteCPM = Cycles p

8、er minuteCPM = RPM = Hz x 60风机转速 = 5 Hz or 300 RPM周期 = 1/频率风机转速 = 5 Hz or 300 RPM第十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月风机转速提高一倍波形图中的波形靠得很近风机转速 = 10 Hz or 600 RPM一个简单振动试验提高频率第十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一个简单振动试验提高幅值位移: mils or micron速度: in/sec or mm/sec加速度: G由于加在风机叶片上的不平衡重量，当风机转速提高后，其振动幅值增加波形的高度是幅值.第十九张，PPT共五十七页，创作于202

9、2年6月一个简单振动试验增加另一个振源新的振动成分 = 10 x 8 = 80 Hz摩擦不平衡第二十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一个简单振动试验一个振源的频谱分析FFT5 Hz5 Hz = 300 RPM10 Hz = 600 RPMFFT10 Hz第二十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一个简单振动试验两个振源的频谱分析RubImbalanceFFT10 Hz80 Hz600 CPM第二十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月单自由度振动问题注：确定系统运动所需的独立坐标数称为系统的自由度第二十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月简谐振动第二十四张，PP

10、T共五十七页，创作于2022年6月有阻尼的强迫振动第二十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月非简谐振动第二十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月振动的频率等于激励的频率。振幅大小与激励力的大小成正比。激励频率接近固有频率时，振幅增大称为共振。共振峰大小决定于阻尼大小。振幅和位相随激励频率而变化，变化规律用系统的幅频特性和相频特性来表示。单自由度系统的强迫振动第二十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月振动参数的计算第二十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月各振动参数间的关系第二十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月干扰力引起的振动波形第三十张，PPT共五十

11、七页，创作于2022年6月振动信号处理（1）第三十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月振动信号处理（2）第三十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月典型振动信号的FFT 简谐波形及其频谱 脉冲波形及其频谱 方波形及其频谱 简谐拍波及其频谱第三十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月滤波问题高通滤波低通滤波带通滤波带阻滤波第三十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月FFT 中的泄漏问题及其窗函数时 域 波 形 的 截 取 与 复 制第三十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月FFT 中的泄漏问题及其窗函数时 域 波 形 的 复 制 误 差第三十六张，PPT共五十七

12、页，创作于2022年6月FFT 中的泄漏问题及其窗函数频 域 波 形 的 泄 漏 问 题第三十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月FFT 中的泄漏问题及其窗函数加窗处理矩形窗汉宁窗(Hanning)海明窗(Hamming)凯莎窗(Kesha)三角窗 窗函数：第三十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月混叠问题及采样频率减少混叠问题的方法： 提高采样频率 对时域波形进行滤波 第三十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月频域和时域的平均技术 平均10次后的频谱未进行平均处理的频谱未进行平均处理的波形与频谱已进行平均处理的波形与频谱第四十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月

13、磁带记录仪频谱分析仪打印机存储设备绘图仪测量电路基频检测仪记录仪数据采集和分析系统汽轮机齿轮增速箱压缩机涡流传感器速度传感器加速度传感器键相传感器旋转机械振动测量框图第四十一张，PPT共五十七页，创作于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与振动相关联的量相位第四十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月在转子上布置键相标记K，在轴承座上布置键相传感器K （光电或涡流式），其输出的参考脉冲为相位的基准。以参考脉冲后到第一个正峰值的转角定义振动相位，即a。振动相位直接和转子的转动角度有关，在平衡和故障诊断中有重要作用。参考脉冲也用于测量转子的转速。旋转机械振动相位的测量第四十三张，PPT共五十七页，创作于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同相位振动反相位振动振动相位第四十四张，PPT共五十七页，创作于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张，PPT共五十七页，创作于2022年6月振动位移振动加速度振动速度力的指示疲劳的指示应力的指示对数幅值对数频率当量烈度等值线实例1：600RPM 风机振动位移振动速度振动加速度实例2：15K赫兹 齿轮啮合测量单位及检测类型第四十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月各种振动传感器第四十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 结构与原理 特性曲线 标定及其标 定系数非接触式位移传感器磁电式振动速度传感器压电式振动加速度计传感器结构及原理第四十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月接收形式：惯性式变换形式：磁电效应

17、典型频率范围：10Hz1000Hz典型线性范围：02mm典型灵敏度 ：20mV/mm/s测量非转动部件的绝对振动的速度。不适于测量瞬态振动和很快的变速过程。低输出阻抗，抗干扰力强。传感器质量较大，对小型对象有影响。在传感器固有频率附近有较大的相移。磁电速度传感器第四十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月接收形式：惯性式变换形式：压电效应典型频率范围：0.2Hz10kHz线性范围和灵敏度随各种不同型号可在很大范围内变化。测量非转动部件的绝对振动的加速度。适应高频振动和瞬态振动的测量。传感器质量小，可测很高振级。现场测量要注意电磁场、声场和接地回路的干扰。压电加速度传感器第五十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月非接触式位移传感器第五十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月加速度传感器的频响特性第五十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月波德图和极坐标图波德图(Bode Plot)和极坐标图(Polar Plot)两者所含信息相同，都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。第五十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月三维频谱图 三维频谱图是频谱的集合。第三个坐标可以是转速