旋转机械振动的基本特性
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1 旋转机械振动的基本特性
概 述
绝大多数机械都有旋转件，所谓旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械，尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。
旋转机械种类繁多，有汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系统、定子和机组壳体、联轴器等组成，转速从每分钟几十到几万、几十万转。
故障是指机器的功能失效，即其动态性能劣化，不符合技术要求。例如，机器运行失稳，产生异常振动和噪声，工作转速、输出功率发生变化，以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同，所反映出的信息也不一样，根据这些特有的信息，可以对故障进行诊断。但是，机器发生故障的原因往往不是单一的因素，一般都是多种因素共同作用的结果，所以对设备进行故障诊断时，必须进行全面的综合分析研究。
由于旋转机械的结构及零部件设计加工、安装调试、维护检修等方面的原因和运行操作方面的失误，使得机器在运行过程中会引起振动，其振动类型可分为径向振动、轴向振动和扭转振动三类，其中过大的径向振动往往是造成机器损坏的主要原因，也是状态监测的主要参数和进行故障诊断的主要依据。
从仿生学的角度来看，诊断设备的故障类似于确定人的病因：医生需要向患者询问病情、病史、切脉（听诊）以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析才能得出诊断结果，提出治疗方案。同样，对旋转机械的故障诊断，也应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，做出符合实际的诊断结论，提出治理措施。
根据故障原因和造成故障原因的不同阶段，可以将旋转机械的故障原因分为几个方面，见表1。
表1 旋转机械故障原因分类
故障分类 主 要 原 因
设计原因 ①设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动
②结构不合理，应力集中
③设计工作转速接近或落人临界转速区
④热膨胀量计算不准，导致热态对中不良 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
2 制造原因 ①零部件加工制造不良，精度不够
②零件材质不良，强度不够，制造缺陷
③转子动平衡不符合技术要求
安装、维修 ①机械安装不当，零部件错位，预负荷大
②轴系对中不良
③机器几何参数（如配合间隙、过盈量及相对位置）调整不当
④管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度
⑤转子长期放置不当，改变了动平衡精度
⑥未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度
操作运行 ①工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，机器运行工况不正常
②机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性
③运行点接近或落入临界转速区
④润滑或冷却不良
⑤转子局部损坏或结垢
⑥启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久
机器劣化 ①长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化
②转子局部损坏、脱落或产生裂纹
③零部件磨损、点蚀或腐蚀等
④配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度
⑤机器基础沉降不均匀，机器壳体变形
旋转机械振动的基本特性(1)
旋转机械的主要功能是由旋转部件来完成的，转子是其最主要的部件。旋转机械发生故障的主要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅域、频域和时域反映了机器的故障信息。因此，了解旋转机械在故障状态下的振动机理，对于监测机器的运行状态和提高诊断故障的准确率都非常重要。
一、 转子振动的基本特性
旋转机械的主要部件是转子，其结构型式虽然多种多样，但对一些简单的旋转机械来说，为分析和计算方便，一般都将转子的力学模型简化为一圆盘装在一无质量的弹性转轴路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
3 上，转轴两端由刚性的轴承及轴承座支承。该模型称为刚性支承的转子，对它进行分析计算所得到的概念和结论用于简单的旋转机械是适用的。由于做了上述种种简化，若把得到的分析结果用于较为复杂的旋转机械时不够精确，但基本上能够说明转子振动的基本特性。
大多数情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央，当转子静止时，由于圆盘的重量使转子轴弯曲变形产生静挠度，即静变形。此时，由于静变形较小，对转子运动的影响不显著，可以忽略不计，即认为圆盘的几何中心O′与轴线AB上O点相重合，如图1-1所示。转子开始转动后，由于离心力的作用，转子产生动挠度。此时，转子有两种运动：一种是转子的自身转，即圆盘绕其轴线AO′B的转动；另一种是弓形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。
图1-1 单圆盘转子
圆盘的质量以m表示，它所受的力是转子的弹性力F
F=-ka （1-1）
式中，k为转子的刚度系数，a=OO′。圆盘的运动微分方程为
(1-2)
令 (1-3)
则 (1-4)
式中，X、Y为振动幅度；φx、φy为相位。
由（1-4）式可知，圆盘或转子的中心O′，在互相垂直的两个方向作频率为ωn 的简谐振动。在一般情况下，振幅X、Y不相等，O′点的轨迹为一椭圆。O′的这种运动是一种“涡路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
4 动”或称“进动”。转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时，称为正进动；与ω反方向时，称为反进动。
二、 临界转速及其影响因素
随着机器转动速度的逐步提高，在大量生产实践中人们觉察到，当转子转速达到某一数值后，振动就大得使机组无法继续工作，似乎有一道不可逾越的速度屏障，即所谓临界转速。 Jeffcott用一个对称的单转子模型在理论上分析了这一现象，证明只要在振幅还未上升到危险程度时，迅速提高转速，越过临界转速点后，转子振幅会降下来。换句话说，转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此，旋转机械的设计、运行进入了一个新时期，效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是，从严格意义上讲，临界转速的值并不等于转子的固有频率，而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。
1、转子的临界转速
如果圆盘的质心G与转轴中心O′不重合，设e为圆盘的偏心距离，即O′G＝e，如图1-2所示，当圆盘以角速度ω转动时，质心G的加速度在坐标上的位置为
图1-2
圆盘质心位置
(1-5)
参考式（1-2），则轴心O′的运动微分方程为
(1-6)
令 则：(1-7)
式（1-7）中右边是不平衡质量所产生的激振力。令Z=x＋iy，则式（1-7）的复变量形式为： 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 -
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5
(1-8)
其特解为 (1-9)
代入式（1-8)后，可求得振幅
(1-10)
由于不平衡质量造成圆盘或转轴振动响应的放大因子β为
(1-11)
由式(1-8)和式(1-11)可知，轴心O′的响应频率和偏心质量产生的激振力频率相同，而相位也相同（ω＜ω。时＝或相差180°（ω＞ω。时）。这表明，圆盘转动时，图1-2的O、O′和G三点始终在同一直线上。这直线绕过O点而垂直于OX Y平面的轴以角速度ω转动。O′点和G点作同步进动，两者的轨迹是半径不相等的同心圆，这是正常运转的情况。如果在某瞬时，转轴受一横向冲击，则圆盘中心O′同时有自然振动和强迫振动，其合成的运动是比较复杂的。O、O′和G三点不在同一直线上，而且涡动频率与转动角度不相等。实际上由于有外阻力作用，涡动是衰减的。经过一段时间，转子将恢复其正常的同步进动。
在正常运转的情况下，由式(1-10)可知：
(1) ω≤ωn时，A＞0，O′点和G点在O点的同一侧，如图1-3（a）所示；
(2) ω＞ωn 时，A＜0，但A＞e ，G在O和O′点之间，如图1-3（c）所示；
当ω≥ωn 时，A≈-e，或OO′≈-O′G，圆盘的质心G近似地落在固定点O，振动很小，转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。
图1-3 转子质心的相位变化
旋转机械振动的基本特性(2) 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
6 (3)当ω＝ωn时，A→∞，是共振情况。实际上由于存在阻尼，振幅A不是无穷大而是较大的有限值，转轴的振动非常剧烈，以致有可能断裂。ωn称为转轴的“临界角速度”；与其对应的每分钟的转数则称为“临界转速”，以nc表示，即
如果机器的工作转速小于临界转速，则称为刚性轴；如果工作转速高于临界转速，则称为柔性轴。由上面分析可知，具有柔性轴的旋转机器运转时较为平稳。但在启动过程中，要经过临界转速。如果缓慢启动，则经过临界转速时会发生剧烈的振动。
研究不平衡响应时如果考虑外阻尼力的作用（参见图1-14)，则式(1-6)变为：
（1-12）
令Z=x＋iy，则上式的复变量形式为：
（1-13）
其特解为：
由此解得： （1-14）
式中
若令
则式(1-14)可进一步写作：（1-15）
机械振动实验报告
机械振动实验报告
1. 实验目的
本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。
2. 实验原理
（1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
（2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。
（3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。
3. 实验内容
（1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。
（2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。
（3）观察受外力激励时的自由振动现象。
4. 实验数据与结果
（1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下：
振幅（cm） 周期（s） 0.5 0.8
1.0 1.2
1.5 1.6
2.0 1.9
（2）受迫振动的谐振频率测量结果如下：
绳长（m） 质量（kg） 谐振频率（Hz）
0.5 0.1 2.5
0.6 0.2 2.0
0.7 0.3 1.8
0.8 0.4 1.5
（3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。
5. 实验分析
通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论：
（1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振幅增大，周期相应增多。
（2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动系统的参数对谐振频率有一定的影响。
（3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅随时间的增长呈现递减趋势。 6. 实验总结
机械振动基本要求要点
50 第四章 机 械 振 动
基 本 要 求
一、掌握简谐振动的基本特征，会判断其是否为简谐振动。
二、掌握描述简谐振动的各物理量的物理意义及相互关系。
三、掌握用初始条件计算振幅和初位相，根据系统的固有性质计算圆频率的方法；能写出简谐振动的运动方程。
四、掌握旋转矢量法，能够借助其确定振动方程的初位相和绘制振动曲线，能够由已知的振动曲线写出振动方程。
五、理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成规律以及合振动振幅极大条件和极小条件。
内 容 提 要
一、振动
振动 任一物理量(如位移、电流等)在某一数值附近反复变化。振动是一种重要的运动形式。
机械振动 位移 x随时间t的往复变化；
二、简谐振动
运动学定义：物体沿一直线运动时,如果离开平衡位置的位移按余弦(或正弦)规律随t反复变化，这样的振动称作简谐振动。简谐振动的运动学方程：x(t)=Acos(t + )
动力学定义：物体在线性恢复力（力和位移成正比而反向，具有F =−kx的形式）作用下所作的运动，称作简谐振动。简谐振动的动力学方程：0222xdtxd 51 三、简谐振动的特征量
振幅A：最大位移的绝对值。
周期T：振动一次所需时间。
频率ν：单位时间内的振动次数。/T1ν（单位：Hz）。
圆频率(角频率)：2秒内的振动次数。 = 2ν =2/T (单位：rad/s 或1/s)。
固有圆频率：简谐振动的圆频率决定于振动系统的自身的性质，称为固有圆频率。
弹簧振子：mk ； 单摆：lg。
相位：t 时刻的相位为(t + )，它是反映t时刻的振动状态（x、v、a ）的物理量。
初相：t = 0时刻的相位(t=0称时间零点，是开始计时的时刻，不一定是开始运动的时刻)，它反映t = 0时刻的振动状态(x0 , v 0 )。
相位差：两相位之差。 = (t +2) - (t +1)。
对两个同频率的简谐振动，相位差等于初相差。 = 2 - 1。
旋转机械振动标准
ISO10816-1 专用机组宽带振动准则
I SO10816-1：I类--发动机和机器的单独部件；
II类--无专用基础的中型机器(15-75KW)；专用刚性基础上300KW以下中型机器；
III类--刚性基础上的大型机器；
IV类--柔性基础上的大型机器。
ISO10816-2：50MW以上大型汽轮发电机组振动速度评定区域边界
ISO10816-3：300KW以上50MW以下大型机组振动烈度区域分类
ISO10816-3：15KW-300KW中型机器振动烈度区域分类
ISO10816-3：15KW以上泵振动烈度区域分类
ISO10816-4：燃气轮机轴承座振动速度评价区域
ISO10816-4：50MW以下压缩机和发电机振动速度和振动位移评价区域 三、中石化旋转机械振动标准SHS 01003-2004关于机器振动烈度的评定等级
根据输出功率、机器—支承系统的刚性等将旋转机械分为如下4类：
Ⅰ～小型转机，如15 kW以下的电机；
Ⅱ～安装在刚性基础上的中型转机，功率在300 kW以下；
Ⅲ～大型转机，机器—支承系统为刚性支承状态；
Ⅳ～大型转机，机器—支承系统为挠性支承状态。
旋转机械振动监测和分析
第23卷第1期2010年3月燃气轮机技术GASTURBINETECHNOLOGYVol23No.1Mar.,2010
旋转机械振动监测和分析
郑月珍
(南京汽轮电机(集团)有限责任公司,南京210037)
摘要:本文介绍旋转机械振动监测和设备故障诊断的意义、旋转机械的常见振动问题和振动测量的原理及测试方法。最后介绍我公司研制开发的以计算机为核心的旋转机械振动监测和分析系统的主要功能。
关键词:机械振动;轴振动;频谱分析;故障诊断中图分类号:O329文献标识码:A文章编号:1009-2889(2010)01-0039-06
1振动状态在线监测及预测维修
旋转机械的振动监测是设备运转状态监测的重
要组成部分。随着生产技术的发展,一种以状态监测为基础的故障诊断和预测技术得到推广与应用。
这种技术的发展,将使设备的维修方式从传统的事故维修和定期维修过渡到预知性维修,
从而大大提高设备的年利用率,减少停机维修时间,降低维修费用,同时也减少了备件库存量。此外,旋
转机械的振动测试技术也是转子现场动平衡和转子
动力特性试验研究不可缺少的手段。近十年来,我国振动状态监测技术得到了重视
和研究,在关键设备上配备了监测仪表或监测系统。
例如从国外引进的燃气轮机发电机组都安装了振动
保护系统。对国内制造的200MW、300MW和600MW汽轮发电机组的仪表设计工作正在选择相
应的振动保护系统与主机配套。国内原有的电站设
备已逐渐安装机械保护系统及准备安装机械保护系统。
2旋转机械振动测试概要
旋转机械振动测试的主要对象是一个转动部件转子或转轴,在进行振动测量和信号分析时,也
总是将振动与转动密切结合起来,以给出整个转子
运动的某些特征。2.1旋转机械的振动问题
转子是旋转机械的核心部件。通常转子是用油膜轴承、滚动轴承或其它类型轴承支承在轴承座或
机壳、箱体及基础等非转动部件上,构成了所谓的转子支承系统。一台旋转机械能否可靠地工
机械振动知识点总结
机械振动知识点总结
机械振动是指机械系统在运动过程中由于受到外界激励或系统自身激励而产生的振动现象。它是研究机械系统动态特性的重要内容之一，也是工程实践中常见的问题。了解机械振动的知识点，有助于我们更好地设计、分析和改进机械系统，提高系统的稳定性和可靠性。
振动的基本概念。
振动是指物体围绕平衡位置作周期性的往复运动。在机械系统中，振动可以分为自由振动和受迫振动两种。自由振动是指系统在没有外界激励的情况下的振动现象，而受迫振动是指系统受到外界激励后的振动现象。振动的基本参数包括振幅、频率、周期和相位等，这些参数描述了振动的特征和规律。
振动的分类。
根据振动的性质和特点，可以将机械振动分为线性振动和非线性振动。线性振动是指系统的振动方程是线性的，振动的特性随时间不变；非线性振动是指系统的振动方程是非线性的，振动的特性随时间变化。此外，振动还可以根据激励方式分为强迫振动和自激振动，根据系统的自身特性分为自由振动和阻尼振动等。
振动的原因。
机械系统产生振动的原因有很多，主要包括外界激励、系统失稳、系统结构设计缺陷、材料疲劳等。外界激励是指系统受到外部力或扰动的作用，导致系统产生振动；系统失稳是指系统在特定条件下失去平衡，从而产生振动；系统结构设计缺陷和材料疲劳会导致系统在运行过程中出现振动问题。
振动的影响。 机械振动会对系统的性能和稳定性产生不利影响。首先，振动会增加系统的能量损耗，降低系统的效率；其次，振动会导致系统的磨损加剧，缩短系统的使用寿命；最后，振动还会引起噪音和震动，影响设备的正常运行和人员的工作环境。
振动的控制。
为了减小振动对机械系统的影响，需要采取相应的振动控制措施。常见的振动控制方法包括加阻尼、加质量、改变系统刚度、采用主动振动控制和半主动振动控制等。这些方法可以有效地减小振动的幅值和频率，提高系统的稳定性和可靠性。
总结。
机械振动是机械系统中常见的动态现象，了解振动的基本概念、分类、原因、影响和控制方法对于工程实践具有重要意义。通过合理设计和控制，可以减小振动对机械系统的不利影响，提高系统的性能和可靠性。希望本文的内容能够帮助读者更好地理解和应用机械振动的知识，为工程实践提供参考。
悬臂转子旋转机械
悬臂转子旋转机械在未知初始条件下的
振动特性和力学性能
SpectraQuest Inc.
8205 Hermitage Road Richmond, VA 23228
Tel: (804)261-3300 •
July, 2008
摘要：带悬臂转子的旋转机械在工业中应用广泛。因为悬臂转子的不平衡和轴
的不重合通常导致机器产生过量振动、较大轴承力，就会降低机器寿命，从而导
致财产损失甚至人身伤亡。因此，带悬臂转子的动平衡问题是维修工程师遇到的
最具挑战的问题之一。首要工作是进行不平衡悬臂转子系统的诊断。在未知初始
条件下，本文将要研究的不平衡悬臂转子的振动特性和力学性能与这些带有中心
悬挂转子系统是不相同的。实验针对平衡和不平衡两种转子系统，在机械故障模
拟器-精简扩展板（MFS）上进行。采用VibraQues-精简扩展版软件进行数据分
析，重点是进行系统特性的辨别。
1. 前言
不平衡是产生机械过量振动的常见原因，通过平衡和调整后，80%的旋转机
械的振动问题都可以解决。当系统运行在高速状态，或者接近临界速度时，旋转
系统中的一个较小的失衡就可能产生破坏性的影响。因此，在高速旋转平衡系统
中，必须仔细检查任何潜在危险。在液体涡轮机械中，泵、螺旋棍和风扇经常使
用悬挂转子。悬臂转子的振动特性和力学性能与中心悬挂转子是截然不同的，这
一点已经从实验得到很好的证明。
不平衡悬臂转子的振动特性和力学性能可以解释如下：不平衡力将使轴承在
它自己的圆型平面内移动，如图1所示，当外置轴承（接近悬臂转子）的力向上
时，倾斜的轴承将远离转子，因此，轴承顶端的相位将与垂直方向的相位产生相
位差。机内轴承（远离悬臂转子）的情况刚好与外置轴承的情况相反：当转子使
机内轴承向上时，迫使轴承外圈向下，因此两个轴承之间的垂直相位将产生180
度偏移。轴承之间的轴的挠度将导致轴承内圈向转子倾斜，这刚好和外置轴承相
(完整版)旋转机械振动标准
旋转机械振动标准
本标准适用的旋转机械主要指离心鼓风机、压缩机、蒸汽涡轮机、燃气涡轮
机、汽轮发电机组、以及电动机和泵等。
旋转机械分类：
I类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于 15KW
U类：为没有专用基础的中型机器，功率为 15~75KW刚性安装在专用基础上功 率小于300KW的机器。
川类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 W类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。
机械振动评价等级：
好： 振动在良好限值以下，认为振动状态良好。
满意： 振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），
可长期运行。
不满意： 振动在报警限值和停机限值之间， 机组可短期运行，但必须加强监测
并采取措施。
不允许： 振动超过停机限值，应立即停机。
----------------------------------------------------- ' pfil" Ei——' i
ISO2372机器振动分级农
nun's I次 n遊 IH类 IV类
0.45
0.71
好 女r 1 .12
1.8
2.8 — * ■ —dir". 满意 4.5 不卡商意
7,1
不AW 4 *碣意 11,2
不九许
i 8
不允许 28
45 不允许 旋转机械轴承温升标准
轴承的正常温度因机器的热容量、散热量、转速及负载而不同，
除设备说明书上特别要求以外， 旋转机械运转达到稳定状态后应符合
以下标准：
1、 使用润滑脂的轴承，轴承温度w 55C，最大不能超过80C。
2、 使用稀油润滑的轴承，轴承温度w 65C，最大不能超过90C。
以上标准是以输送常温介质为基础制定的， 如果介质温度较高可
根据实际情况相应变动。
振动的基本概念和基础知识
振动的基本概念和基础知识
目录
1. 内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1 振动的基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.2 振动在工程中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.3 研究的意义和目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2. 振动的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1 简述机械振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.2 简述波动理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3 简述能量守恒定律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.4 简述振动的数学描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3. 振动的类型和特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
3.1 简述简谐振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.2 简述非简谐振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.3 简述受迫振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.4 简述共振振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.5 简述非线性振动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
转子不平衡的振动特征
转子不平衡的振动特征
转子不平衡是指转子在旋转过程中存在质量分布不均匀或者受力不平衡的情况，从而引起转子系统的振动。转子不平衡会导致机械系统的失衡现象，对机械轴承、机械密封、传动系统等构件和设备都会产生不利的影响，严重时可能引发故障和事故。因此，对转子不平衡的振动特征进行深入了解和分析是非常重要的。
旋转不平衡振动是指由于转子的质量在横向均匀分布所导致的振动。在转速为n（rpm）的情况下，转子的旋转不平衡产生的激振力的频率为nf（Hz），其中f为不平衡的频率倍数，也称为不平衡频率。旋转不平衡振动的主要特征有以下几个方面：
1. 不平衡力的大小和方向都与转子的转速成正比。不平衡力的大小与不平衡的质量、离心距以及转速之间的关系可以用公式F=mrω²表示，其中F为不平衡力，m为不平衡的质量，r为不平衡质量的离心距，ω为转速的角速度。
2. 旋转不平衡振动的频率与转速成正比，并且是转速的整数倍。即f=nf1，其中f1为基频，n为1，2，3等整数。
3.旋转不平衡振动产生的激振力是周期性的，具有良好的周期性。其激振力的幅值和方向在每个运动周期内都会随着转子的旋转发生变化，呈现出正弦波形。
4.旋转不平衡振动的激振力与位置无关。不论转子处于何种位置，旋转不平衡产生的激振力都与转速成正比。
径向不平衡振动是指由于转子的质量在径向上不均匀分布所引起的振动。径向不平衡振动的主要特征有以下几个方面： 1.转子径向不平衡振动的频率与转速无关。径向不平衡产生的振动频率不随转子转速的增加或减小而改变，而是与转子的结构特性有关。
2.径向不平衡振动的频谱特征与转子的自然频率相关。当外力激励频率与转子的自然频率相等或接近时，会产生共振现象，振动幅值会显著增大，从而对机械系统产生不利影响。
3.转子径向不平衡振动的振幅呈现出特定的分布规律。转子上的振动主要集中在质量不平衡最严重的部分，而在其他部分振幅较小。
4.转子径向不平衡振动的激振力与位置有关。不同位置上的振动幅值和方向可能会发生改变，与转子的旋转位置有关。
机械振动理论基础及其应用
机械振动理论基础及其应用
1 / 8 旋转机械振动与故障诊断研究综述
1． 前言
工业生产离不开回转机械，随着装置规模不断扩大，越来越多的高速回转机械应用于工业生产，诸如高速离心压缩机、汽轮机发电机组。动态失稳造成的重大恶性事故屡见不鲜。急剧上升的振动可在几十秒之内造成机组解体,甚至祸及厂房，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，机械振动可能降低设备机械性能，加速机械零部件的磨损，发出的噪声损害操作者的健康。但是振动也能合理运用，如工业上常用的振动筛、振动破碎等都是振动的有效利用。工程技术人员必须认真对待机械振动问题，当机组产生有害的振动时，及时分析原因，坚持用合理的振动测试标准，采取科学的防治措施。
2． 旋转机械振动标准
旋转机械分类：
Ⅰ类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW。
Ⅱ类：为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。
Ⅲ类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。
Ⅳ类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。
机械振动评价等级：
好：振动在良好限值以下，认为振动状态良好。
满意：振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。
不满意：振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采取措施。
不允许：振动超过停机限值，应立即停机。
3． 振动产生的原因
旋转机械振动的产生主要有以下四个方面原因，转子不平衡，共振，转子不对中和机械振动理论基础及其应用
2 / 8 机械故障。
4． 旋转机械振动故障诊断
4.1转子不平衡振动的故障特征
当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现在如下方面：
1 ）不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图 ,
转速频率成分具有突出的峰值。
2 ）单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波。