振动和振动测试的基本知识讲义

振动和振动测试的基本知识,本章内容,简谐振动三要素振动的时域参数频谱分析振动测量的框图传感器的选用涡流位移传感器磁电速度传感器压电加速度传感器,旋转机械振动测量的几个特殊问题相位的测量基频检测波德图和极坐标图三维频谱图轴心轨迹图轴心位置图振摆信号来源及其补偿,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(Angularfrequency)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(Initialphase)描述振动在起始瞬间的状态，记作。,简谐振动的三要素,振动位移、速度、加速度之间的关系,振动位移(Displacement)速度(Velocity)加速度(Acceleration),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、A2。相位关系：加速度领先速度90;速度领先位移90。,x,v,a,x,v,a,各种振动波形及其频谱,名称波形频谱名称波形频谱,振动的时域参数,瞬时值(Instantvalue)振动的任一瞬时的数值。峰值(Peakvalue)振动离平衡位置的最大偏离。平均绝对值(Aver.absolutevalue)均值(Meanvalue)又称平均值或直流分量。有效值(Rootmeansquarevalue),xp,x=x(t),振动的时域参数,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,xrms有效值xp峰值xav平均绝对值平均值,时域无量纲诊断征兆参数,波形指标(Shapefactor)波形与正弦波比较的偏移和歪斜。峰值指标(Peakfactor)波形是否有冲击。脉冲指标(Crestfactor)波形高度的指标。歪度指标(Skewness)以平均值为中心，波形的对称性。峭度指标(Kurtosis)波形的尖峭程度、有无冲击。,振动信号的频率分析,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，这是故障诊断的有力工具。,A/D变换+计算机+外设,振动测试的框图,状态监测情况下，无需激励环节。分析和检测可以用计算机及其外部设备来完成。,磁电速度传感器,接收形式：惯性式变换形式：磁电效应典型频率范围：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。,典型的磁电速度传感器及其特性,压电加速度传感器,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。,典型的压电加速度传感器及其特性,涡流位移传感器,不接触测量，特别适合测量转轴和其他小型对象的相对位移。有零频率响应，可测静态位移和轴承油膜厚度。相移很小。灵敏度与被测对象的电导率和导磁率有关。,接收形式：相对式变换形式：电涡流典型频率范围：020kHz典型线性范围：02mm典型灵敏度：8.0V/mm(对象为钢),典型的涡流位移传感器及其特性,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光电传感器,旋转机械振动测量框图,相位测量相位和转子转角有直接对应关系。基频检测，跟踪转速的滤波基频(转速频率)的幅值和相位直接和不平衡有关。轴心轨迹测量转机故障诊断的一个有力工具。轴心位置测量判定轴承工作点和油膜厚度。振摆信号及其补偿涡流传感器测量的特殊问题，需注意补偿,旋转机械振动测量的特殊问题,转机振动相位的测定,在转动机械测量中，在转子上布置键相标记K，在轴承座上布置光电或涡流传感器K，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。相位在转子的平衡和故障诊断中有重要的作用。,基频滤波的作用,波德图和极坐标图的绘制,基频检测是跟踪转速的滤波，得到基频的幅值和相位。基频检测可用专用仪器实现，也可以用通用计算机完成。,波德图和极坐标图,波德图(BodePlot)和极坐标图(PolarPlot)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。,三维频谱图是频谱的集合。第三个坐标可以是转速、时间(日期)、其他工艺参数等。本图第三坐标是转速，机器升速过程中发生了油膜涡动和油膜振荡。,三维频谱图Cascade,轴心轨迹Orbit的测定,轴心轨迹(Orbit)是诊断旋转机械故障的有力工具。轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。,轴心位置的测定,轴心位置可以用计算机及其外设来绘制。,轴心位置的变化,汽轮发电机中压缸轴承升速时轴心位置逐渐升高。到工作转速时，偏心率为0.66；偏位角32。属正常。以后数月，轴承基础下沉，导致轴心上浮，偏心率减少，偏位角接近90。发生了油膜振荡。监测轴心位置有助于发现机器的故障。,振摆信号及其来源,机械方面的原因：不同心度基频型永久性弯曲基频型椭圆度2X基频型不圆及其他缺陷基频及非基频型,电磁方面的原因：剩磁基频及非基频型轴材质不均匀基频