故障诊断技术VIP专享VIP免费

第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共16页振动测量就是通过对机械设备所表现的振动信号进行检测、分析，用以判断机械自身的劣化程度及预测其寿命。一般所进行的振动测量大致有以下两方面的内容：1．振动基本参数的测量。测量振动构件上某点的位移、速度、加速度、频率和相位，用于识别该构件的运动状态是否正常。2．结构和部件的动态特性测量。这种测量方式以某种激振力作用在被测体上，使被测件产生受迫振动，测量输入(激振力)和输出(被测体振动响应)，从而确定被测体的固有频率、振型等动态参数。这类测量称为“频率响应试验”或“机械阻抗试验”。各种机器设备在运行中，都不同程度地存在振动，并且这些振动往往与机器的运行状态相关，为了能从不同角度来研究振动问题，首先介绍机械振动的3种分类方法：按振动规律分类，按振动的动力学特征分类，按振动频率分类。1.按振动规律分类这种分类，主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。大多数机械设备的振动是左图所示几种振动中的一种，或是某几种振动的组合。设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机振动信号中，而当设备故障程度加剧时，随机振动中的周期成分加强。因此，从某种意义上讲，设备振动诊断过程，是从随机信号中提取周期成分的过程。第2页共16页第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共16页2.按振动的动力学特征分类（1）自由振动与固有频率这种振动靠初始激励（通常是一个脉冲力）一次性获得振动能量，历程有限，一般不会对设备造成破坏，不是现场设备诊断所需考虑的目标。描写单自由度线性系统的运动方程式为：式中x-振动位移量通过对自由振动方程的求解，我们导出了一个很有用的关系式：无阻尼自由振动的振动频率为:式中：m—物体的质量、k—物体的刚度这个振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定是物体自身固有的称为固有频率，这个结论对复杂振动体系同样成立。第3页共16页第2页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共16页它揭示了振动体的一个非常重要的特性。许多设备强振问题，如强迫共振、失稳自激、非线性谐波共振等均与此有关。阻尼振动体在运动过程中总是会受到某种阻尼作用，如空气阻尼、材料内摩擦损耗等，只有当阻尼小于临界值时才可激发起振动。临界阻尼Ce：振动体的一种固有属性。阻尼比ζ：实际阻尼系数C与临界阻尼Ce之比。当阻尼比ζ＜1时，为一种振幅按指数规律衰减的振动，其振动频率与初始振动无关，振动频率ω略小于固有频率ωn；当ζ≥1时，物体不会振动，而是作非周期运动。(2)强迫振动和共振物体在持续的周期变化的外力作用下产生的振动叫强迫振动，如由不平衡、不对中所引起的振动。图2为强迫振动的力学模型。由图2—3所见，衰减自由振动随时间推移迅速消失，而强迫振动则不受阻尼影响，是一种振动频率和激振力同频的振动。从而可见，强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频率和幅值）有关，而且，与物体自身固有的特性（质量、弹性刚度、阻尼）有关，这就是强迫振动的特点。第4页共16页第3页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共16页由强迫振动的运动方程式知，其解由通解和特解组成，即通解部分为衰减自由振动，特解部分为稳态强迫振动。式中A-自由振动的振幅，B-强迫振动的振幅。ζ-阻尼比，φ,ψ-初相角。强迫振动的特点：1）物体在简谐力作用下产生的强迫振动也是简谐振动，其稳态响应频率与激励频率相等。2）振幅B的大小除与激励力大小写成正比、与刚度成反比外，还与频率比、阻尼比有关。（a）当激励力的频率很低时，即ω/ωn很小时：强迫振动的振幅接近于静态位移（力的频率低，相当于静力），即振幅B与静力作用下的位移比值β=1。（b）当激励力的频率很高时：β≈0，即物体由于惯性原因跟不上力的变化而几乎停止不动。（c）当激励力的频率与固有频率相近时：若阻尼很小，则振幅很大，为共振现象。共振频率为自由振动、强迫振动、自激振动这三种振动在设备故障诊断中有各...