机械设备振动状态监测培训讲义
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设备状态检测-振动检测PPT课件
7
设备状态监测－振动检测
振动量测位置选择 •在简易或精密诊断中，每次测点必须固定 •传感器以愈接近被测对象愈好－> 获得被测对象最短路径传递值， 尽量避免结构部分所带来的影响。
8
设备状态监测－振动检测
• 机械设备中大部分都是旋转机械，它覆盖着动力、电力、化 工、冶金、机械制造等重要工程领域 • 旋转机械转速一般都较高，对故障诊断技术的要求就特别迫 切，如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等，其工况 状态不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后续生产 造成损失，严重时将会对国民经济造成重大损失，甚至导致 机毁人亡事故。 • 为保证机组安全运行，降低机组维修费用和提高机组利用率， 大型旋转机械的状态监视与故障诊断的研究就越来越受到研 究者和工业部门的重视。
9
设备状态监测－振动检测
振动测试-范围： • 转子系统故障 • 滚动轴承故障 • 齿轮箱故障 • 皮带传动故障 • 机械松动故障
10
设备状态监测－振动检测 转子系统故障
转子不平衡 转子不对中
11
设备状态监测－振动检测
悬臂转子 不平衡
12
弯曲的轴
轴向
设备状态监测－振动检测
13
设备状态监测－振动检测
32
设备状态监测－振动检测
33
16
设备状态监测－振动检测
•转子不对中故障的主要特征有: •1) 改变轴承的支承负荷，使轴承的油膜压力也随 之改变，负荷减小的轴承可能会产生油膜失稳； •2) 最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上， 且振动值与转子的负荷有关，随负荷的增大而增高； •3) 平行不对中主要引起径向振动，振动频率为两 倍旋转频率，同时也存在多倍频振动。
•转子不对中 •旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子系统，转子间一般采用刚性或 半绕性联接轴联接。由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、管道 力、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种原因影响，造成转子不对中故障， 引起机组的振动
设备状态监测－振动检测
振动量测位置选择 •在简易或精密诊断中，每次测点必须固定 •传感器以愈接近被测对象愈好－> 获得被测对象最短路径传递值， 尽量避免结构部分所带来的影响。
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设备状态监测－振动检测
• 机械设备中大部分都是旋转机械，它覆盖着动力、电力、化 工、冶金、机械制造等重要工程领域 • 旋转机械转速一般都较高，对故障诊断技术的要求就特别迫 切，如汽轮发电机、压缩机、风机、大型轧钢机等，其工况 状态不仅影响该机器设备本身的运行，而且还会对后续生产 造成损失，严重时将会对国民经济造成重大损失，甚至导致 机毁人亡事故。 • 为保证机组安全运行，降低机组维修费用和提高机组利用率， 大型旋转机械的状态监视与故障诊断的研究就越来越受到研 究者和工业部门的重视。
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设备状态监测－振动检测
振动测试-范围： • 转子系统故障 • 滚动轴承故障 • 齿轮箱故障 • 皮带传动故障 • 机械松动故障
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设备状态监测－振动检测 转子系统故障
转子不平衡 转子不对中
11
设备状态监测－振动检测
悬臂转子 不平衡
12
弯曲的轴
轴向
设备状态监测－振动检测
13
设备状态监测－振动检测
32
设备状态监测－振动检测
33
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设备状态监测－振动检测
•转子不对中故障的主要特征有: •1) 改变轴承的支承负荷，使轴承的油膜压力也随 之改变，负荷减小的轴承可能会产生油膜失稳； •2) 最大振动往往在不对中联轴器两侧的轴承上， 且振动值与转子的负荷有关，随负荷的增大而增高； •3) 平行不对中主要引起径向振动，振动频率为两 倍旋转频率，同时也存在多倍频振动。
•转子不对中 •旋转机械一般是由多根转子所组成的多转子系统，转子间一般采用刚性或 半绕性联接轴联接。由于制造、安装及运行中支承轴架不均匀膨胀、管道 力、机壳膨胀、地基不均匀下沉等多种原因影响，造成转子不对中故障， 引起机组的振动
博华信智状态监测故障诊断培训综合讲义-离线及旋转往复在线机械振动信号基础
关键设备 离线监测与故障诊断
2011-7-20
交流提纲
状态监测与故障诊断基础知识 离线系统相关
冯坤 北京化工大学高端机械装备监控监控与 自愈化北京市重点实验室 北京博华信智科技发展有限公司 2011年3月
一、设备状态监测和维修体制的发展和现状 二、机组振动测试与评价基础 三、振动信号分析方法 四、典型故障振动特征分析 五、BH550系统应用案例介绍
速度传感器分为磁电式速度传感器和压电式内置积分电路速 度传感器。磁电式速度传感器体积和重量都比较大，具有 易损的运动部件，低频特性较差。压电式内置积分电路速 度传感器在工业现场得到广泛应用 压电式 加速度传感器 内置积分电路 速度信号
磁电式速度传感器
体积小、重量轻，安装方便 极低频特性和高频特性都比较好 信噪比高，易于远距离传输，便于后续仪表使用 广泛用于大型设备状态监测 美国PCB公司首先研制出，并且在这类传感器处于领先优 势
x A sin t
• 速度 (Velocity)
v
• 加速度 (Acceleration)
dx A sin( t ) dt 2
a
d2x A 2 sin( t ) dt 2
2、振动术语、振动参数简介
—实际振动往往是复杂周期振动、准周期振动，而 且都可以由一系列简谐振动合成！
设备自身振动变化率的允许值
• 以同一设备自身状态的变化趋势为依据
• 美国石油学会（API） • 德国工程师协会（VDI） • 中国机械振动与冲击标准化技术委员会
• 类比标准
同类机器振动值比较
7
2011-7-20
相对标准法确定振动限值
1 2 3 4 旋转机械 滑动轴承 滚动轴承 齿 轮
2011-7-20
交流提纲
状态监测与故障诊断基础知识 离线系统相关
冯坤 北京化工大学高端机械装备监控监控与 自愈化北京市重点实验室 北京博华信智科技发展有限公司 2011年3月
一、设备状态监测和维修体制的发展和现状 二、机组振动测试与评价基础 三、振动信号分析方法 四、典型故障振动特征分析 五、BH550系统应用案例介绍
速度传感器分为磁电式速度传感器和压电式内置积分电路速 度传感器。磁电式速度传感器体积和重量都比较大，具有 易损的运动部件，低频特性较差。压电式内置积分电路速 度传感器在工业现场得到广泛应用 压电式 加速度传感器 内置积分电路 速度信号
磁电式速度传感器
体积小、重量轻，安装方便 极低频特性和高频特性都比较好 信噪比高，易于远距离传输，便于后续仪表使用 广泛用于大型设备状态监测 美国PCB公司首先研制出，并且在这类传感器处于领先优 势
x A sin t
• 速度 (Velocity)
v
• 加速度 (Acceleration)
dx A sin( t ) dt 2
a
d2x A 2 sin( t ) dt 2
2、振动术语、振动参数简介
—实际振动往往是复杂周期振动、准周期振动，而 且都可以由一系列简谐振动合成！
设备自身振动变化率的允许值
• 以同一设备自身状态的变化趋势为依据
• 美国石油学会（API） • 德国工程师协会（VDI） • 中国机械振动与冲击标准化技术委员会
• 类比标准
同类机器振动值比较
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2011-7-20
相对标准法确定振动限值
1 2 3 4 旋转机械 滑动轴承 滚动轴承 齿 轮
机械设备典型故障的振动特性培训资料(PPT 31页)
齿轮偏心的频谱
齿轮啮合频率(GMF)
齿轮不对中时的频谱
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达· 芬奇 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素· 贝克 6、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿 11、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 12、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼· 罗兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔· F· 斯特利 16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕· 林肯 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈 23、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 24、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子 25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭 27、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 28、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚 29、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 30、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
振动和振动测试的基本知识讲义
振动和振动测试 的基本知识讲义
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
1T
x T 0 x dt
xrms
1 T x2 dt T0
振动的时域参数
平均绝对值
正峰值
有效值
峰峰值
平均值
负峰值
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
x 0
振动测试的框图
状态监测情况下，无需激励环节。
A/D变换+计算机+外设
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：10Hz~1000Hz 典型线性范围：0~2mm 典型灵敏度 ：20mV/mm/s
测量非转动部件的绝 对振动的速度。
I xp xrm s
xp— 峰值 xav —平均绝对值
Cf
xp x
x— 平均值
1
N i 1
( xi x )3 N 1
1 xr3m s
峭度指标 (Kurtosis)
波形的尖峭程度、有无冲击。
2
N i 1
( xi x )4 N 1
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
1T
x T 0 x dt
xrms
1 T x2 dt T0
振动的时域参数
平均绝对值
正峰值
有效值
峰峰值
平均值
负峰值
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
x 0
振动测试的框图
状态监测情况下，无需激励环节。
A/D变换+计算机+外设
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：10Hz~1000Hz 典型线性范围：0~2mm 典型灵敏度 ：20mV/mm/s
测量非转动部件的绝 对振动的速度。
I xp xrm s
xp— 峰值 xav —平均绝对值
Cf
xp x
x— 平均值
1
N i 1
( xi x )3 N 1
1 xr3m s
峭度指标 (Kurtosis)
波形的尖峭程度、有无冲击。
2
N i 1
( xi x )4 N 1
振动监测基本常识(培训内容)
优选课件
13
⑤ 振 动 波 形 的 相 位 问 题 （1 ）
优选课件
两个同相 角简谐波 形的合成 (1X+2X)
相位角差 90°角的 两个简谐 波形的合 成。 (1X+2X)
14
⑤ 振 动 波 形 的 相 位 问 题 （2 ） 同相位合成
反相位合成
两个同相 或两个反 向简谐波 形的合成 问题。 两个波形 的频率相 同。
优选课件
15
2.3、振 动 的 测 量
①常用的测量仪器 • 频谱分析仪 • 数据采集器 • 磁带记录仪 • 振动传感器 • 示波器
②测量单位及检测类型
• 位移（Pk-Pk）：适合于低频范围 • 速度（Rms, Pk）：适合于中频段 • 加 速 度（ Pk ）：适合于高频段
优选课件
16
② 测 量 单 位 及 检 测 类 型
②机械设备故障的前期表现
振动过大
局部温度升高
油液污染
不正常音响 过 程 参 数 变 化： 压 力、 应 力、 扭 矩、 电 参 数… 表 面 形 貌 改 变： 变 形、 裂 纹、 斑 点、 色 泽 变 化…
优选课件
3
③故障诊断的方法与技术
振 动 分 析： 振 动 的 程 度、 振 动 的 起 因 油液分析 红外测温 人 工 经 验 分 析 诊 断： 听、 看、 触 摸
瞬态解
稳态解
其 中 有 阻 尼 情 况 下 的 固 有 频 率： pd p 1 2 p
• 由于阻尼的作用， x A sin( t ) , 与干扰力同频，其中：
A F0
1
k (1 2 )2 (2p)2
2 tg 1 2
机械振动培训课件
设备耐久性
导航和控制
机械振动可以作为航空航天器的导航和控制信号，对于精确制导和自主导航具有重要意义。
飞行器动力学
航空航天领域中飞行器的振动和稳定性是至关重要的，机械振动理论和方法在解决这类问题中发挥着关键作用。
结构健康监测
机械振动可以用于航空航天器的结构健康监测，通过检测结构的振动响应来判断结构是否受到损伤或破坏。
机械振动在航空航天中的应用
土木工程中结构的振动可以反映结构的健康状态，机械振动理论和方法可以用于结构健康监测和诊断。
机械振动在土木工程中的应用
结构健康监测
土木工程中的地震工程是一个重要领域，机械振动理论和方法可以用于研究地震作用下结构的响应和稳定性。
工程地震工程
土木工程中的减隔震技术是提高结构安全性的重要手段，机械振动在减隔震技术的设计和应用中发挥了重要作用。
控制算法发展趋势
探讨主动振动控制和被动振动控制未来的发展趋势，包括新材料的应用、新技术的融合等。
控制算法与策略
05
机械振动实验技术
振动测试系统概述
传感器的选择与安装
数据采集器
振动测试系统
通过数据采集器采集振动信号，将数字信号输入到计算机或专用振动分析仪器中。
振动信号采集与分析
振动信号采集
对采集到的振动信号进行时域分析，包括计算均方根值、峰值、有效值等参数，以及进行时域波形分析等。
被动振动控制算法
介绍几种经典的被动振动控制算法，包括最小二乘法、卡尔曼滤波等，并对其原理和适用范围进行详细阐述。
被动振动控制
简述混合振动控制的基本原理、发展历程和现状，介绍其分类、优缺点及工程应用场景。
混合振动控制
混合振动控制概述
详细描述混合振动控制系统的组成和原理，包括主动部分和被动部分等关键部件及其作用和工作原理。
导航和控制
机械振动可以作为航空航天器的导航和控制信号，对于精确制导和自主导航具有重要意义。
飞行器动力学
航空航天领域中飞行器的振动和稳定性是至关重要的，机械振动理论和方法在解决这类问题中发挥着关键作用。
结构健康监测
机械振动可以用于航空航天器的结构健康监测，通过检测结构的振动响应来判断结构是否受到损伤或破坏。
机械振动在航空航天中的应用
土木工程中结构的振动可以反映结构的健康状态，机械振动理论和方法可以用于结构健康监测和诊断。
机械振动在土木工程中的应用
结构健康监测
土木工程中的地震工程是一个重要领域，机械振动理论和方法可以用于研究地震作用下结构的响应和稳定性。
工程地震工程
土木工程中的减隔震技术是提高结构安全性的重要手段，机械振动在减隔震技术的设计和应用中发挥了重要作用。
控制算法发展趋势
探讨主动振动控制和被动振动控制未来的发展趋势，包括新材料的应用、新技术的融合等。
控制算法与策略
05
机械振动实验技术
振动测试系统概述
传感器的选择与安装
数据采集器
振动测试系统
通过数据采集器采集振动信号，将数字信号输入到计算机或专用振动分析仪器中。
振动信号采集与分析
振动信号采集
对采集到的振动信号进行时域分析，包括计算均方根值、峰值、有效值等参数，以及进行时域波形分析等。
被动振动控制算法
介绍几种经典的被动振动控制算法，包括最小二乘法、卡尔曼滤波等，并对其原理和适用范围进行详细阐述。
被动振动控制
简述混合振动控制的基本原理、发展历程和现状，介绍其分类、优缺点及工程应用场景。
混合振动控制
混合振动控制概述
详细描述混合振动控制系统的组成和原理，包括主动部分和被动部分等关键部件及其作用和工作原理。
设备振动测量方法ppt课件
T
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
11
振动的基础知识
6
0.01
5
0.1
4
0.2
0.5
3
0.7
1
2
1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
16
测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
12
振动测量方法
振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为：
电测法：将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量 测试仪器进行测量；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
振动的基础知识
按时间历程分类，分为确定性振动和随机振动两大类。
机械振动
确定的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐 复杂周期
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
A si(2 n πft)
A sin(t)
速度 vdyAco2sπf(t)
dt
加速度 ad v 2A si2 π nft () 2y
d t
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振动的基础知识
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0.01
5
0.1
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0.2
0.5
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1
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1
0
0
0.5
1
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n
A()
(/n)2
输出
交 流 放 大 器
检 波 器
振 动 指 15 示
二、测振传感器的选择及应用
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测振传感器的选择及应用
拾取振动信息的装置通常称拾振器，振动传感器是其核 心组成部分。拾振器的作用是检测被测对象的振动参数（位 移、速度、加速度、频率、相位），在要求的频率范围内正 确地记录，并将此机械量转换成电信号输出。
1/n222 /n2
-
基 础 振 动 的 幅 频 曲 线
3
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振动测量方法
振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为：
电测法：将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量 测试仪器进行测量；
机械法：利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来； 光学法：利用光杠杆原理，读数显微镜、光波干涉原理
下面是振动的一些分类：
6
振动的基础知识
按时间历程分类，分为确定性振动和随机振动两大类。
机械振动
确定的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐 复杂周期
准周期 瞬态和 各态历
非各态
振动 振动
振动
冲击
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。
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。
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第一节 振动概述
2 振幅的描述
速度振幅
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● 物理意义 速度是位移对时间的变化率，描述了质点的运动速率， 速度越快，动能越大，即速度反映了质点的动能。
● 工程意义 速度反映了分析频段内时间历程信号的振动能量，即机 器的振动烈度，因此，速度的表征参数用有效值(mm/s)表示。不 论是低速设备，还是高速设备，都要关注对振动速度的测量分析。 滚动轴承出现磨损故障时，会导致振动速度增大
x
v
No
vx
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a
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振动位移 (Displacement)
位移、速度、加速度都是同
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频率的简谐波。
速度 (Velocity)
三者的幅值相应为A、A、
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A 2。
加速度 (Acceleration)
相位关系：加速度领先速度
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90º; 速度领先位移90º。
什么时候使用位移、速度或加速度？
机械设备振动状态监测
戴凤涛
2014.02
第一章 振动基础 第二章 旋转机械典型振动故障特征
识别
第一章 振动基础
第一节 振动概述
一 振动的基本概念 二 振幅 三 频率 四 相位
第二节 机械设备振动监测
一 设备振动监测方法 二 设备振动标准与评价
第一节 振动概述
一 振动的基本概念
物体相对于平衡位置所作的往复运动称为机械振动。 简称振动。
第一节 振动概述
2 振幅的描述
位移振幅
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● 物理意义 位移描述了质点偏移平衡位置的程度，反映了位移与质点 的位能关系。位移大，质点的势能就大，因此，位移可监测位能对部
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件的破坏作用；
● 工程意义 位移幅值对低频振动信号非常敏感，异常间隙故障、磨损 故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、非线性摩擦及松动等故障，都会激励起很大的位移响应。 1500rpm以下的低速设备，一定要关注位移振幅！！
第一节 振动概述
2 振幅的描述 加速度振幅
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● 物理意义 加速度是速度对时间的变化率（△v/△t ），是描述物体 速度改变快慢的物理量。速度变化量为0 ，是匀速运动，加速度也 必然为“0”， 所以，加速度值与速度的大小没有必然联系。只有 在外力作用下速度发生改变时，才会使加速度增大。
在低频范围内(10Hz)，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动 强度与速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。因为频率低 意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数 值相对较小且变化量更小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大 小；而频率高，意味着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及 变化量大，因此振动强度与振动加速度成正比。
也可以认为，振动位移具体地反映了间隙的大小，振动速度反映了能量的 大小，振动加速度反映了冲击力的大小。
在实际应用中，大型旋转机械的振动用振动位移的峰峰值[μm]表示，用装 在轴承上的非接触式电涡流位移传感器来测量转子轴颈的振动；一般转动设 备的振动用振动速度的有效值[mm/s]表示，用手持式或装在设备壳体上靠近 轴承处的磁电式速度传感器或压电式加速度传感器（如今主要是加速度传感 器）来测量；齿轮和滚动轴承的振动用振动加速度的单峰值[g]表示，用加速 度传感器来测量。
● 工程意义 牛顿第二定律（a=F/m ）说明，加速度幅值反映了单位质量所
受合外力的状况，受到的合外力越大，瞬间产生的加速度就越大。由此推 断，如果振动加速度增大，振动系统必然是受到了外力干扰，因此，通过 监测加速度幅值的变化，可以分析系统中《有冲击力特征》的振动故障。
振动位移、速度、加速度之间的关系
负峰值
各幅值参数随时间变化， 彼此间无明确定关系
第一节 振动概述
一 振幅 —— 2 振幅的描述
振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加 以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分 进行换算。 在振动测量中，振动位移的量值为峰峰值，单位是 微米[μm]或密耳[mil]； 振动速度的量值为有效值，单位是毫米/秒[mm/s]或 英寸/秒[ips]； 振动加速度的量值是单峰值，单位是重力加速度[g] 或米/秒平方[m/s2]，1[g] = 9.81[m/s2]。
第一节 振动概述
二 频率
频率f是物体每秒钟内振动循环的次数，单位是赫兹 [Hz]。 频率是振动特性的标志，是分析振动原因的重要依据。 机器振动故障的发生、发展，都会引起信号频率结构的变化，并且不同故 障所生成的频率成分之间，交叉叠加。因此，振动信号的幅值分析，尚不 能对其振动性质、内在变化、动态行为、故障原因等根本问题作出确定性 结论，这些问题的最终解决，都需要把复杂的时间历程信号，由时域分析 转换到频域分析——频谱分析技术。 1 频谱分析的内涵 频谱分析是机械故障诊断中最常用的信号处理技术之一，主要解决四项问题： —— 观察振动信号中的频率成分和分布范围； —— 计算频率幅值（或能量）的大小； —— 确定影响设备状态的主要激振频率； —— 识别振动信号的相位信息（相位谱）。
简谐振动的幅值参数
正峰值
平均绝对值
No
Image 有效值
峰峰值
平均值
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
平均值
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复杂振动的幅值参数
峰峰值 正峰值
No xrms Image
振动的任一瞬时的数值。 x = x(t)
峰值 (Peak value)
振动离平衡位置的最大偏离。
xp
平均绝对值 (Average absolute value) 均值 (Mean value)
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有效值 (Root mean square value) 振动的均方根值
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例如，机器箱体的颤动、管线的抖动、叶片的摆动等 都属于机械振动。
振动用基本参数、即所谓“振动三要素” — 振幅、 频率、相位加以描述。
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第一节 振动概述
一 振动的基本概念
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振幅 A (Amplitude) 偏离平衡位置的数值。描述振动的规模。
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 初相角 (Initial phase)
描述振动在起始瞬间的状态。
第一节 振动概述
一 振幅
振幅是物体动态运动或振动的幅度。 振幅是振动强度 和能量水平的标志，是评判机器运转状态优劣的主要指标。
1 振幅的量值
瞬时值 (Instant value)