振动与转向架振动测量

振动与转向架振动测量定义：振动振动(又称振荡)是指一个状态改变的过程。即物体的往复运动。

机械振动

机械振动是物体(或物体的一部分)在平衡位置（物体静止时的位置）附近作的往复运动。什么是振动？当有一个作用力施加在质量块上时，如向上托起质量块，如图二所示，质量块向上运动，弹簧在这个力的作用下被压缩。图2质量块被一个向上的力激励一旦这个质量块达到上部极限位置时，撤除作用力，质量块开始下落。质量块将下落通过平衡位置而继续向下运动到它的下部极限位置处如图三所示。图3撤除作用力后质量块的响应什么是振动？当质量块达到下部极限位置时，它将停止向下运动，而再次改变方向通过平衡位置处移动到上部极限位置；然后停止而再返回到下部极限位置。如果将一只铅笔固定在这个作往复运动的质量块上，然后将记录带靠近它，这时质量块的振动响应就会被记录下来。图4对施加的激励力连续响应图5在恒速运动的记录纸上记录质量块的振动机械振动的分类机械振动有不同的分类方法

按产生振动的原因可分为自由振动、受迫振动和自激振动；

按振动的规律可分为简谐振动、非谐周期振动和随机振动;按振动系统结构参数的特性可分为线性振动和非线性振动；

按振动位移的特征可分为扭转振动和直线振动。自由振动：去掉激励或约束之后，机械系统所出现的振动。振动只靠其弹性恢复力来维持，当有阻尼时振动便逐渐衰减。自由振动的频率只决定于系统本身的物理性质，称为系统的固有频率。受迫振动：机械系统受外界持续激励所产生的振动。简谐激励是最简单的持续激励。受迫振动包含瞬态振动和稳态振动。在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动，称为瞬态振动。经过短暂时间后，瞬态振动即消失。系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量，因而能够作持续的等幅振动，这种振动的频率与激励频率相同，称为稳态振动。例如，在两端固定的横梁的中部装一个激振器，激振器开动短暂时间后横梁所作的持续等幅振动就是稳态振动，振动的频率与激振器的频率相同。系统受外力或其他输入作用时，其相应的输出量称为响应。当外部激励的频率接近系统的固有频率时，系统的振幅将急剧增加。激励频率等于系统的共振频率时则产生共振。在设计和使用机械时必须防止共振。例如，为了确保旋转机械安全运转，轴的工作转速应处于其各阶临界转速的一定范围之外。自激振动：在非线性振动中，系统只受其本身产生的激励所维持的振动。自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此，不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动，维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。振动一停止,此交变力也随之消失。自激振动与初始条件无关，其频率等于或接近于系统的固有频率。如飞机飞行过程中机翼的颤振、机床工作台在滑动导轨上低速移动时的爬行、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动。什么是振动频谱（也称为“FFT”）？然而大多数复杂的振动都是由各种振动组合而成，所以这就需要较为复杂的间接测量装置。由下图所示，显示了由多个振动组合成较为复杂振动波形的过程。图14振动的时域和频域波形比较由图可以注意到，总振动波形是如何由一系列小的振动波形构成的，每一个小的振动波形各自对应1XRPM、2XRPM、3XRPM、等等。将这些个别振动波形代数相加就得到总振动的波形，可在示波器上或振动分析仪上显示出来。什么是振动频谱（也称为“FFT”）？目前我们所讨论振动信号都是在时域下，即x轴是时间（秒或分钟），而y轴是测量的振动幅值（位移、速度、加速度）。在时间域下显示振动波形是很精确的方法，可以显示出机器的实际振动形态，并对其各种振动参数进行分析。然而，通过分析时域波形来了解振动情况是一个比较麻烦事情，如通过时域波形计算出振动频率时是比较费力的。为了简化这个过程，现代的振动分析仪器可以完成所谓的快速付氏变换（即FFT）工作。快速FFT是通过计算机微处理器将测量得到的时域振动信号（幅值对时间）转换成为频域信号（幅值对频率）。

“现实当中的任何正弦波形都能组合产生另一个比较复杂的波形，如前图所示，相反，现实当中的任何复杂的波形都能够被分解成为许多简单的正弦波形。什么是振动频谱（也称为“FFT”）？图16振动信号由时域向频域的发展此处（a）是在时域当中测量得到的总振动波形（b）是在三维座标中（幅值、时间、频率），总振动波形被分解成为多个单一频率的正弦波形，由于从总振动波形中分离出单一频率的正弦波形，所以每个正弦波的频率是明确的，并且沿着频率轴各自处于不同的位置。（c）从测量得到的时域波形中，变换得到频域波形图。什么是通频振动？

通频振动不同于频谱图中特定频率下的振动，不管频率是多少，它是所有振动成分的总和。图34给出了一个频谱图的通频振动值的大小。简单地说，如果你把每条谱线下的振动幅值（Ai）进行平方，然后将平方后的所有值相加，对这个和开平方根，然后再除以频谱图的噪声因数（汉宁窗的噪声因数为1.5），得到的最终结果就是频谱的通频幅值。对400条谱线的频谱来说，这个计算过程是非常冗长的（若是3200条谱线的频谱更是如此）。如何测量振动？测量振动较多用到压电式传感器压电效应及压电式传感器工作原理压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。课本P125公式对转向架分析无摇枕有心盘层叠橡胶二系悬挂、空气弹簧牵引转向架构架为H型力的传递由轮轨至轴箱至层叠橡胶至构架至空气弹簧、心盘至车箱

轨一数据

构架一实验结果构架二摇枕一处振动较小且稳定轴箱和心盘吸收缓冲了较多的振动能量实验误差分析1、每间隔15秒为人工看表手动操作导致数据的15秒间隔不精确不均匀2、目测观察到车辆所在的地势不够水平左右两边高低不平3、空气弹簧、心盘上方无重物无车体，连接有松动导