振动和振动测试的基础知识概述

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一、振动测试概论

一、振动测试概论

向异性、对中不良、润滑不良、支撑松动等 振动
机械振动大多数情况下 有害:破坏机器正常工作, 降低其性能,缩短其使用寿命,甚至机毁人亡
机械振动还伴随着产生同频率的噪声,恶化环境和劳动 条件,危害人们的健康
振动也能被利用来完成有益的工作,如运输、夯实、清 洗、粉碎、脱水等 无论是利用振动还是防止振动,都必须确定其量值。
A 2
2 d
n
d 2 f d
随机振动
时间函数不能用精确的 数学关系式来描述; 不能预测它未来任何时 刻的准确值; 对这种信号的每次观测 结果都不同,但大量地 重复试验可以看到它具 有统计规律性,因而可 用概率统计方法来描述 和研究。
随机振动时域主要特征参数
均值 均方值
振动速度
振动物体随时间按正弦或余弦规律变化的振动
周期振动时域特征参数
名称 峰值 峰峰值 平均绝对 值 有效值 幅值 x(t)的最大值 x(t)的最大值和 最小值之差 1 T x (t ) dt T 0
1 T
幅值比 1 2 0.636 0.707

T
0
x 2 (t )dt
均值
1 T

T
0
x (t ) dt
衰减过程频谱图的特征
衰减正弦
x(t ) Ae t sin 2 f d t
X( f ) 2 f d A ( j 2 f ) 2 (2 f d ) 2
Ad 2
2 d
A 2
n
A 2
衰减余弦
x(t ) Ae t cos 2 f d t
X( f ) A( j 2 f ) ( j 2 f ) 2 (2 f d ) 2

振动测量分析基础知识

振动测量分析基础知识

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”)?
利用示波器可观察振动波,将来自振动传感器的电信号加到示波器 的两极板上,这样就会将通过极板的电子束产生转移,从而在屏幕上显 示出振动波形。如下图所示。
图21是针对振动加速度的振动等级图。振动加速度分级也是具有 频率依赖性。如例如,在18000 CPM时,2g’s的振动是处于较差的范 围内,而在180000 CPM(3000Hz)时的2g’s振动侧是处于优秀的范 围内。
图17 实际振动转换成FFT的过程
什么时候使用位移、速度或加速度?
当对机器振动进行分析时,重要的一点是尽可能多地收集到有关 该机器的资料(如轴承类型和型号、每根轴的精确转速、齿轮的齿数、 叶轮的叶片数等)。不了解这些信息资料将会影响振动分析的准确性。 振动幅值是是振动分析中经常使用的重要振动参数之一,它于机器存 在的潜在故障问题的严重程度成正比,并且它也是显示机器状态的首 选参数之一。振动幅值的测量类型可以是位移、速度或加速度。但总 的来说更比较常用的是速度。 通常认为当测量的频率范围在600CPM(10Hz)以下时,采用位移测 量单位是很有利的。振动幅值必须有相应的振动频率值做补充说明才 能正确评估振动的严重程度。而只是简单地说“1X RPM 振动是2mils 是不够的,没有足够的信息评价机器的状态是好还是不好。例如,在 3600 CPM转速下振动2mils pk-pk 要比在300 CPM转速下振动2mils pk-pk 对设备的损坏程度要大得多(见图22)。所以,在整个频率范 围内,单独使用位移值是不能对机器进行评估的。

振动监测基础知识

振动监测基础知识

一、名词和术语1. 振动的基本参量:幅值、周期(频率)和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。

振动通常以其幅值、周期(频率)和相位来描述,它们是描述振动的三个基本参量。

a.幅值:表示物体动态运动或振动的幅度,它是机械振动强度的标志,也是机器振动严重程度的一个重要指标。

机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。

针对机械设备的振动信号,选择有效的特征参数指标,是实现状态监测的关键,常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS),峰值(Peak),峰峰值(Peak-Peak)。

均方根(RMS):表征信号的能量,其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标,由于均方根振动信号的能量,当机组正常运转时,振动信号的能量处于比较稳定的状态,当机组某个零部件出现异常后,信号的能量增加,当增知到超过设定阅值时,就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估,通常用均方根表示。

均方根的稳定性和趋势性较好,许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准,采用速度信号的RMS作为特征参数。

VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准,采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值,其中,最高值表示为Peak(+),最低值表示为Peak(-),由于加速度信号主要表征受力的大小,因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中,最高值和最低值之间的差值,它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围,由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小,因此对于位移信号,通常用峰峰值表示。

峰-峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值,峰值等于峰-峰值的 1/2。

只有在纯正弦波的情况下,均方根值才等于峰值的0.707 倍,平均值等于峰值的0.637倍。

而平均值在振动测量中一般则很少使用。

振动的基本知识

振动的基本知识

振动筛分具有筛分效率高、处 理能力大、结构紧凑、易于维 护等优点,广泛应用于煤炭、 选矿、化工、建材等行业的固
体物料筛分。
振动筛分的原理是利用激振器 使筛面产生一定频率和振幅的 振动,使物料在筛面上跳跃和 滚动,从而实现不同粒度物料 的分离。
振动筛分的主要参数包括筛面 材质、筛孔尺寸、振动参数等 ,这些参数的选择直接影响着 筛分效率和筛分质量。
01
03
振动输送的主要参数包括振幅、频率、倾斜角度等, 这些参数的选择直接影响着输送效率和物料特性。
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振动输送的原理是利用激振器使输送带产生周期性振 动,使物料在输送带上受到周期性挤压和推动,从而 沿输送带向前移动。
振动筛分
振动筛分是利用振动原理,使 物料在筛面上产生周期性振动 ,从而使不同粒度的物料通过 筛孔进行分离的一种筛分方式
互易法
通过测量输入和输出信号,利用互易原理计算系统的动态特性。
模态分析法
通过对系统施加激励,测量系统的响应,利用模态分析技术识别系统 的模态参数。
振动监测的设备
振动传感器
用于测量结构的振动位移、速度和加速度等 参数。
信号分析仪
用于对采集到的振动数据进行频谱分析、时 域分析和相关分析等。
数据采集器
用于采集振动传感器的数据,并进行处理和 分析。
振动破碎
振动破碎是利用振动原理,使物料在 振动过程中产生周期性应力变化,从 而使大块物料破碎成小块的一种破碎 方式。
振动破碎的原理是利用激振器使破碎 机产生一定频率和振幅的振动,使物 料在破碎腔内受到周期性挤压和碰撞 ,从而逐渐破碎成小块。
振动破碎具有破碎效率高、能耗低、 易于维护等优点,广泛应用于采矿、 冶金、建筑等行业的硬物料破碎。

《振动测试》课件

《振动测试》课件

振动测试的技术路线
振动测试前的准备
振动测试的常用方法
振动测试的数据分析
测试前需要确保测试设备正常、 测试环境合适、测试物体无损伤。
常用的振动测试方法包括冲击法、 振动法、响应谱法等。
通过测量数据进行分析,了解物 体的振动特性、模态分析、频率 响应等。
实验操作步骤
1 实验前的准备工作
了解实验目的,准备必要的测试设备和试验台。
振动测试的原理
1
振动的概念
振动是指物体在某个参考点或在某个参考系中偏离静止位置并产生周期性的运动。
2
振动测试的定义
振动测试是通过测量和分析物体在振动状态下的各项参数,评估物体振动特性的 一种测试方法。
3
振动测试的原理介绍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
物体在振动过程中会产生加速度,可以通过测量加速度和频率来描述物体的振动 特性。
2 实验所需设备及材料
常见的实验设备包括加速度传感器、振动台、信号分析仪等。
3 操作步骤的详细说明
实验操作包括控制测试环境、对测试物体施加振动、测量振动参数并进行数据分析等。
振动测试案例分析
1
振动测试案例介绍
对汽车引擎进行振动测试,分析其自然频率和振动响应。
2
案例分析过程
使用加速度传感器和信号分析仪对引擎进行振动测试,并采集振动频谱图。
3
分析结果与结论
分析结果显示引擎存在不均衡问题,需要调整曲轴平衡度以降低振动水平。
结论与展望
分析出的结论
振动测试是揭示物体振动特性、解决振动问题的有效手段。
未来的研究及展望
振动测试技术将在空间、医疗、安全等领域得到广泛应用。
本次课程学习心得
本课程详细介绍了振动测试的基础知识和关键技术,对于我的研究工作有很大帮助。

振动知识总结

振动知识总结

振动知识总结1. 引言振动是自然界中普遍存在的现象,它在机械、电子、建筑等领域都起着重要的作用。

本文将对振动的基本概念、分类、特性以及一些常见应用进行总结和介绍。

2. 振动的基本概念振动指的是物体在围绕其平衡位置附近做周期性的往复运动。

在振动中,物体会从平衡位置偏离一定距离,然后再返回至平衡位置。

振动的主要特征包括振幅、周期、频率和相位等。

•振幅(Amplitude):振动物体偏离平衡位置的最大距离。

•周期(Period):完成一次完整振动所需的时间。

•频率(Frequency):单位时间内完成的振动次数。

•相位(Phase):相邻周期振动的时间差,用来描述振动的时序关系。

3. 振动的分类振动可以根据不同的属性进行分类,常见的分类包括以下几种:•自由振动:物体在没有外力作用下的振动,其频率由物体的固有性质决定。

•强迫振动:物体受到外力的作用而发生振动,外力的频率可以与物体固有频率不同。

•简谐振动:振动物体对应的加速度与其位移成正比,且与时间呈正弦关系。

•非简谐振动:振动物体对应的加速度与其位移不成正比的振动。

4. 振动的特性振动具有以下几个重要的特性:•幅频特性:描述振动系统在不同频率下振幅的变化情况。

•相频特性:描述振动系统在不同频率下相位的变化情况。

•衰减特性:描述振动在长时间内逐渐减小的过程,可以通过振动系统的阻尼情况来衡量。

•谐波失真特性:描述振动系统在非简谐振动时产生的谐波成分,对于一些应用来说,谐波失真需要尽可能小。

5. 振动的应用振动在许多领域都有广泛的应用,以下列举了一些常见的应用:•振动传感器:用于测量某个物体或系统的振动情况,常用于故障诊断、结构健康监测等领域。

•震动台:用于模拟地震、风力等自然环境的振动,用于测试物体的抗震性能。

•声音合成器:利用振动产生音频信号,常用于音乐演奏、语音合成等领域。

•震动减振器:用于减少机械设备或建筑结构的振动,提高其稳定性和安全性。

•振动测试台:用于对产品进行振动测试,以检测其可靠性和耐久性。

振动的测试专题知识讲座

振动的测试专题知识讲座
2024/10/4
第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
1、单自由度振动系统 一种单自由振动系统能够抽象为一种二阶系统,其幅频、相 频特征曲线为:
2024/10/4
第5章 第1节 振动测试基础
三、振动对象旳理论模型
2、多自由度振动系统 对复杂旳多自由度振动系统能够看成是多种单自由度振动
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
1、电动式激振器 电动式激振器旳构造如下图所示。它由弹簧﹑壳体﹑磁钢﹑ 顶杆﹑磁极板﹑铁芯和驱动线圈等元件构成。驱动线圈和顶杆 相固连,并由弹簧支撑在壳体上,使驱动线圈恰好位于磁极所 形成旳高磁通密度旳气隙中。当驱动线圈有交变电流经过时, 线圈受电动力旳作用,力经过顶杆传给试件,即为所需旳激振 力。
脉冲连续时间τ。τ取决于锤端旳材料,材料越硬τ越小,则频
率范围越大。 ③阶跃激振 阶跃激振旳激振力来自一根刚度大﹑重量轻旳弦。试验时,
在激振点处,由力传感器将弦旳张力施加在试件上,使之产生 初始变形,然后忽然切断张力弦,所以相当于对试件施加一种 负旳阶跃激振力。阶跃激振属于宽带激振,在建筑构造旳振动 测试中被普遍应用。
2024/10/4
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
激振器是对试件施加激振力,激起试件振动旳装置。激振器 应该在一定频率范围内提供波形良好﹑幅值足够旳交变力。某 些情况下需要施加一定旳稳定力作为预加载荷。另外,激振器 应尽量体积小﹑重量轻。
常用旳激振器有电动式、电磁式和电液式三种。
2024/10/4
二、激振器
2、电磁式激振器
2024/10/4
第5章 第2节 振动旳鼓励
二、激振器
2、电磁式激振器 电磁式激振器使用 时要注意旳两个问题: (1)电磁式激振器 要想正常工作,则必 须加上直流电流(直 流分量)。 (2)应选择: B0>>B1,以此来减 小二次谐波分量旳影 响。

振动标准及机器振动测量与评价标准简介

振动标准及机器振动测量与评价标准简介

Expert
1)ISO/DIS 13374-2, 机器状态监测与诊断 数据处 理、通信与表示 第2部分: 数据处理 2)ISO/DIS 18434-1机器状态监测与诊断 热成像 第 1部分:一般指南 在“ISO 18436, 机器状态监测与诊断 人员培训与认 证的要求”总标题如下的: 3)ISO/CD 18436-3, 第3部分:对培训团体的要求 4)ISO/WD 18436-4, 第4部分:工业润滑分析 5)ISO/WD 18436-8, 第8部分:热成像 6)ISO/CD 18436-9, 第9部分:声发射 7)ISO/AWI 22096-1,机器状态检测与诊断 声技术 第1部分:声发射
Expert
0 引言(续)
目前,国内外大多数重要机器设备上都配置了监测诊 断装置或系统,但各家公司采用的状态监测与故障诊断方 法和评定准则各不相同。状态检测与故障诊断技术与系统 的推广与应用,迫切需要制订相应的标准。否则,监测结 果将难以进行比对和评估,提高诊断与预报的准确性更困 难。如果没有协同一致的标准,测量结果只有实施的人才 明白,就更难以实现远程诊断。 为了实现技术和经济发展的需要,上述技术领域的标 准化工作在国际上由ISO/TC108(机械振动与冲击技术 委员会)负责。国内有全国机械振动与冲击标准化技术委 员会(代号SAC/TC53)归口。
Expert
Expert
第5部分 水力发电厂和泵站机组 (GB/T6075.5-2002 idt ISO 10816-5:2000)
本标准规定了水力发电厂和泵站机组在非旋 转部件上振动的测量和评价准则。 本标准适用于水力发电厂和泵站机组,其额 定转速为(60-1800)r/min,轴瓦类型为筒式或分 块瓦式轴承,主机功率大于或等于1MW。轴线的 位置可以使垂直、水平或与这两个方向成任意角 度。 如:水轮机和水轮发电机、水泵-水轮机和电 动机-发电机。
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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。
各种振动的频谱图
名称 波 形 频 谱
时间域
FFT IFFT
频率域
系统对激励的响应
激 励
初始激励
响 应
(机械)系统
自由振动
单自由度系统的自由振动

自由振动的频率等于系统的固有频率。
振幅大小决定于初始条件(初始位移和初始 速度)。 系统的阻尼大,振幅衰减快;阻尼小,振幅 衰减慢。


阻尼系数 = 1 称为临界阻尼。
由自由振动确定固有频率和阻尼
1 阻尼固有频率 f d Td
无阻尼固有频率 f n
fd
1 - 2

系统的自由振动为各阶自由振动的叠加。振动一 般不再是简谐的。

各阶自由振动所占成分的大小,决定于初始条件。 各阶自由振动衰减的快慢,决定于该阶的阻尼。 阻尼大,衰减快;阻尼小,衰减慢。


在衰减过程中,各阶的振型保持不变,即节点位 置不变。
单自由度系统的强迫振动

振动的频率等于激励的频率。

振幅大小与激励的大小成正比。
晶体片 三角柱 预压簧片
预紧环
质量块
晶体片
出线口
出线口
底座
三角剪切型
中心压缩型
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。
又称平均值或直流分量。
1 xav T
1 x T

T 0
T
0
x dt


x dt

有效值
1 T 2 xrms x dt T 0
简谐振动的幅值参数
正峰值 平均绝对值 有效值 平均值
峰峰值 负峰值
各幅值参数是常数,彼此间有确定关系
峰值
xp=A; 峰峰值 xp-p=2A 平均绝对值 xav=0.637A 有效值 xrms=0.707A x 0 平均值
半功率带宽 2 1 阻尼系数 1 2 1 2 n
多自由度系统的强迫振动

振动的频率等于外激励的频率。 振型为各阶振型的叠加。 各阶振型所占的比例,决定于外激励的频率和作用
点位置。

激励频率接近某阶固有频率时,该阶振型增大而占
主导地位,是为该阶共振状态。


初相角 (Initial phase)
描述振动在起始瞬间的状态。
振动位移、速度、加速度之间的关系
x v v x

a

a

振动位移
位移、速度、加速度都是同
频率的简谐波。 三者的幅值相应为A、A、 A 2。
x A sin t

速度)

加速度
dx v A sin(t ) dt 2
激励频率接近固有频率时,发生共振现象。


阻尼小,共振峰高;阻尼大,共振峰低。
位相上说,振动落后于激励。


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
响 应 幅 值
幅频特性
响 应 位 相
激励频率
相频特性
激励频率
由强迫振动确定固有频率和阻尼
共振频率 m n 1 2 2 固有频率 f n m 2 1 - 2 2
复杂振动的幅值参数
峰峰值 xrms 正峰值
负峰值
各幅值参数随时间变化, 彼此间无明确定关系
常用的幅值参数及其单位

位移
峰峰值。单位为微米(m)

速度
有效值。单位为毫米/秒(mm/s)

加速度
峰值。单位为米/秒平方(m/s2)
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。
2


相位关系:加速度领先速度
d x ; 速度领先位移90º 。 a 2 A 2 sin(t ) 90º dt
振动的时域波形
名 称 波 形
若干幅值参数的定义

瞬时值
振动的任一瞬时的数值。
x = x(t)
xp


峰值
振动离平衡位置的最大偏离。

平均绝对值
均值 (Mean value)
振动和振动测试

基 础 知 识
简谐振动的三要素

振幅 A (Amplitude)
偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。
x

频率 f (Frequency)
描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz) 或次/分(c/min) 。 周期 T = 1/f 为每振动一次所需的时间,单位为秒。 圆频率 = 2 f 为每秒钟转过的角度,单位为弧度/秒
共振峰大小决定于该阶阻尼值和激励的位置。 作用在某阶节点上的激励力,不能激起该阶振动。
旋转机械振动测量框图
测量电路
磁带记录仪
汽轮机 齿轮增速箱
压缩机
基频检测仪 频谱分析仪 数据采集和
涡流传感器 速度传感器 加速度传感器 键相传感器
分析系统
记录仪 绘图仪 打印机 存储设备
磁电速度传感器
压电加速度传感器

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
接收形式:惯性式
变换形式:压电效应
典型频率范围:0.2Hz~10kHz 线性范围和灵敏度随各种不同型号 可在很大范围内变化。

振级。
现场测量要注意电磁场、 声场和接地回路的干扰。
压电加速度传感器的典型结构

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。


接收形式:惯性式
输出阻抗低,抗干扰力 强。
传感器质量较大,对小
变换形式:磁电效应
典型频率范围:10Hz~1000Hz 典型线性范围:0~2mm 典型灵敏度 :20mV/mm/s

型对象有影响。

在传感器固有频率附近 有较大的相移。
Xi 对数减幅系数 ln X i 1 阻尼系数 4 2 2
两自由度系统的模态举例
第一阶模态
第二阶模态

系统有多个固有频率。从小到大,称为第1阶、第2阶等等。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ每个频率有一对应的振型和阻尼值。
同一阶的固有频率、振型 和阻尼值一起,称为模态。
多自由度系统的自由振动
持续激励
强迫振动
单自由度
恒定能源
多自由度
自激振动
反馈机制
单自由度振动系统
确定系统运动所需的独立坐标数称为系统的自由度
多自由度振动系统
2 5 3
6
2
图中数字为系统的自由度数
单自由度系统的自由振动
初始位移
初始速度
a —无阻尼 b —小阻尼 c —临界阻尼
d —大阻尼
系统在没有激励下,由初始条件引起的振动,称为自由振动。
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