钳工（技师、高级技师）第三章

第三章机器运行时的振动和噪声了解机器运行时的振动和噪声产生的原因、检测方法，以及振动、噪声过大时应采取的措施，以提高机器运行质量和延长机器的使用寿命。第三章 机器运行时的振动和噪声目录第一节振动的概述

一、旋转机械的振动二、振动的基本特性三、机床的振动第二节旋转机械的振动标准一、轴承振动的评定标准

二、轴振动的评定标准第三节振动测量

一、测量轴承振动二、测量轴振动三、频谱分析的概念第四节油膜振荡一、油膜振荡的过程及危害二、油膜振荡的频谱图三、轴承工作的稳定性第五节噪声一、声压和声压级二、噪声的测量三、降低噪声的途径复习思考题第三章

机器运行时的振动和噪声第一节

振动的概述表3-1

振动类型第一节

振动的概述一、旋转机械的振动旋转机械产生不正常振动或振动量过大的主要原因：1）转子不平衡量过大。联轴器的加工误差过大或联轴器与轴的装配质量较差，造成联轴器偏心或端面摆动。轴系对中不良。转子上的结构件松动。转子与轴承系统的失稳，采用滑动轴承有时产生的油膜振荡。转子有缺陷或损坏，如轴颈不圆，产生腐蚀、叶片断落、转子有裂纹等。转子与静止部分发生摩擦与碰撞。机械的基础松动或刚性太差。机械上有关部位的热膨胀余量不足，使转子和轴承产生变形。第一节

振动的概述图3－1转子旋转时的轴心轨迹二、振动的基本特性1．转子旋转时的轴心轨迹转子的制造精度和平衡精度无论多么高，转子仍会产生一定的不平衡量，即转子存在着质量偏心，使转子在旋转时产生离心力，从而使转子轴心的运动按周向某一轨迹旋转，而不能固定于一点。第一节

振动的概述①一阶临界转速是最低的，在旋转机械中遇到的机会较多；②二阶及更高阶的临界转速，只有在少数情况下才会出现。挠性转子——转子的工作转速高于一阶临界转速；刚性转子——转子的工作转速低于一阶临界转速。临界转速2．转子的临界转速与转子固有振动频率相对应的转速，称为转子的临界转速。转子的质量越大，刚度越小，其临界转速越低；反之则越高。第一节

振动的概述图3－3转子振动的相位变化对于挠性转子，其转速要求：对于刚性转子，其转速要求：式中——工作转速（r/min）；——一阶临界转速（r/min）；——二阶临界转速（r/min）。转子在其支承刚度包括轴承座刚度、油膜刚度、基础刚度等发生变化时，其临界转速数值也会产生一定变化。3．转子振动的相位第一节

振动的概述三、机床的振动（1）受迫振动机床振动的种类（2）自激振动产生不正常振动或振动过大的原因除前述旋转机械产生振动原因外，还有以下几种：传动机构的缺陷。往复移动部件在改变运动方向时惯性力较大。低速运动部件发生的张弛摩擦自激振动，使运动部件产生

“低速爬行”，则是由于摩擦因数的变化和联接件刚度不足等原因所致。切削过程的间隙性所产生切削力的周期变化。机床基础松动或基础刚度太差。由地基的振动传递给机床等。第一节

振动的概述引起受迫振动原因一般说来，磨床颤振振幅较小，其危害性不如受迫振动；但在高精度磨削时，应特别加以重视。电动机质量差砂轮不平衡轴承支承刚度差间隙较大2．各类机床的振动车床的主要振动——切削时的自激振动，即颤振车床的受迫振动主要是主轴的振动和传动系统的振动，尤其在高速时振动更明显。磨床的主要振动——受迫振动第一节

振动的概述3．防止和消除机床振动的工艺方法（1）减少机床受迫振动的具体方法

1）减少外激振力，减小惯性力，采取隔振措施积极隔振，即阻止振动内振源外传；隔振方式消极隔振，即阻止外来振动传入。变动振源频率提高配合件接触精度第一节

振动的概述（2）增强“机床——工件——刀具”工艺系统的刚度根据具体情况相应采取下列措施：尽可能在接近加工处夹紧工件，使切削力接近工件夹持处。沿工件全长多设支承点，减少工件在切削力作用下产生变形。提高轴类工件顶尖孔的质量。提高刀具系统的抗振性，主要有以下几个方面：1）采用抗振刀具。减小刀具悬伸距离，提高刀具定位面精度。对装在圆柱刀杆上的刀具，要采用能保证正确定心的配合，刀杆直径要足够大，夹紧垫圈的平行度精度要高。提高刀具的刃磨质量。第二节 旋转机械的振动标准式中S——振动位移的双振幅值（mm）。一、轴承振动的评定标准以振动位移双幅值评定用振动位移值来评定机械振动水平时，是按照转速的高低规定允许的振幅。转速低，允许的振幅大；转速高，允许的振幅小。以振动烈度评定振动烈度就是振动速度的有效值。振动烈度与振动位移双幅值之间的关系为表3－4振动烈度标准第二节 旋转机械的振动标准第二节 旋转机械的振动标准刚性支承——机械主激振频率低于支承系统的一阶固有频率；柔性支承——机械主激振频率高于支承系统一阶固有频率。支承系统的固有频率可经实验测得，而机械的主激振频率，一般即为其转速频率。二、轴振动的评定标准以轴振动来评定机械振动的水平，可以提供确实的数据，作为分析判断机械可否安全可靠地运行和出现故障时能进行振动分析的依据。第三节

振动测量一、测量轴承振动测量轴承振动时常用的是磁电式速度传感器。1—圆柱形壳体图3－52—引出线磁电传感器示意图3、8—薄膜弹簧片

4—工作线圈5—永久磁铁

6—心轴

7—阻尼环

9—顶杆用磁电式传感器在轴承上测量振动时，测点位置必须正确选择。一般应选择在反映振动最为直接和灵敏的位置。二、测量轴振动测量轴振动的方法是采用位移传感器。图3－7

涡流式位移传感器1—电感线圈

2—轴表面第三节 振动测量图3－8

位移传感器的安装形式a)测量轴振动

b)测量轴向位移第三节

振动测量应用位移传感器测量轴振动，要求轴的被测表面有较高的几何精度，较小的表面粗糙度和均匀的材料金相组织，否则会引起测量中的机械误差和电气误差，从而影响测量的准确性。三、频谱分析的概念各种不同频率的振动成分综合反映在转子上，使转子出现复杂的振动性质。在这种状态下测得的振动值，称为通频振动值或全频振动值。要将通频振动中各种不同的振动频率一一区分开来，可使用频率分析仪。第四节

油膜振荡一、油膜振荡的过程及危害油膜振荡是转子——轴承系统产生失稳的现象之一。严重失稳时，转子振幅将会很快地发散增大，以致造成惨重的毁机事故。二、油膜振荡的频谱图图3－10油膜振荡时的频谱图图3－11半速涡动时的频谱第四节

油膜振荡三、轴承工作的稳定性轴在轴承中的偏心距——基本因素轴的转速轴的载荷润滑油的粘度影响滑动轴承稳定性的因素实验研究表明：①低速时，特别是偏心距较大时，仅发生同步涡动；②速度较高时，将发生急剧增强的半速涡动；③等于或大于一阶临界转速两倍时，半速涡动振幅将急剧增大。高速轻载的轴最易发生油膜振荡，高速重载的轴则不易发生振荡。第四节

油膜振荡2）增大轴承间隙比，轴承间隙比ψ计算式为3）增高润滑油温度。旋转机械发生半速涡动或油膜振荡时，可采取以下措施：1）增大轴承比压，轴承的比压计算公式为第五节噪声表3－6

噪声标准（单位：dB）第五节

噪声一、声压和声压级声音是由振动而产生的，其声波作用于物体上的压力称为声压，其单位是Pa。声压级

表示声音的大小，其单位为dB（分贝）。声压和声压级是评定噪声的基本参数。声压p和声压级

之间的数学表达式为听阈的最低声压级为0dB，痛阈的声压级为120dB。第五节

噪声机械噪声流体噪声电磁噪声噪声来源二、噪声的测量测量噪声，通常使用声级计。测量噪声的目的是：①检验噪声是否在有关允许标准范围内；②比较同类型（或不同类型）机器（或地点）的噪声；③测定离噪声源一定距离的噪声。三、降低噪声的途径1．噪声来源第五节

噪声做好轴承的清洁工作预加载荷短期磨合后的再调整采用深沟球轴承减小滚动轴承的间隙装配————————2．降低机械噪声的方法降低齿轮传动的噪声齿轮噪声是齿轮啮合时的冲击振动而引起的。1）提高齿轮制造精度。提高齿轮刚度可以提高其固有频率，避免薄壁振动。控制产生齿轮噪声的外部因素、保证箱体孔的平行度精度，保证传动轴有足够的刚度。降低轴承噪声降低带传动的噪声平带应尽量选用无接头的；必须接头时，应选用不会使接头硬化的胶合剂。使用多根V带时，其长度要一致。降低联轴器装配不良所产生的噪声即使使用弹性联轴器联接的两轴，也应从工艺上和安装时保证尽可能高的同轴度。降低箱壁和罩壳的振动噪声适当增加肋板以减少薄壁面积，从而提高箱体刚度，是降低箱壁和罩壳噪声的有效方法。第五节 噪声第五节

噪声采用吸声的方法吸声材料有多孔性吸声材料，如玻璃棉、矿渣棉、石棉、泡沫塑料以及毛毡、木丝板等。采用隔声的方法所谓隔声就是将声源封闭在一个小的空间内，使它与周围环境隔绝，或者在声波传播的途径上用屏蔽物遮挡（部分遮挡）。消声噪声中有相当一部分噪声是由于急速的气流所产生的。在声源处控制气流噪声是相当困难的，因此一般都采用消声器来达到降低噪声的目的。旋转机械产生过大振动的原因有哪些？转子振动的基本原因是什么？其轴心轨迹是怎样的什么是单振幅？什么是双振幅？为什么转子在圆周方向上各处的振动值会不同？什么是转子的临界转速？什么是刚性转子和挠性转子？支承刚度变化对转子临界转速有什么影响？什么是振动的频率和相位？什么是转子上的重点和高点？重点的位置在工作中会变化吗？转子振动的相位角随转速高低，会有什么变化？车床产生受迫振动和自激振动的主要原因是什么？试述磨床产生受迫振动和自激振动的主要原因。提高工艺系统抗振性的措施主要有哪些？减少受迫振动可采用哪些主要方法？怎样