柴油机振动分析研究
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东风5机车异常振动分析及处理
Ａｎａ ｙ ｉ ｌ ｓｓ＆ Ｔｒ ａ ｍ ｅ ｔｏ ｂｒ ｔｏ ｆＤＦ５ Ｌｏ ｏ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ｆＶｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｍ ｔｖ
Ｗ ＡＮＧ ｕ — ｐｉｇ Ｘｉ ｎ
（ Ｓ ｉｇａ ｉ ｎ ｏｏ ｔ ｅａｄ Ｒ ｌｎ ｔ ｋＣ ． Ｌｄ ， ｉｇ ｎ ， ６ １ ， ｈｎ ） Ｃ Ｒ Ｑ ｎｄ ｏＳｆ ｇＬ ｃｍｏ ｖ ｎ ｏｌ ｇＳｏ ｏ ， ｔ． Ｑｎ ｄｏ ２ ６ Ｃ ｉａ ａ ｉ ｉ ｃ １ １
ｂ ａｉ ｎ ｔｓｓ ｏ ｅ ｄ ｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｏ ｅ ｓ Ｔ ｅ ａ ｎ ｒ ｌ ｖｂ ａ ｉｎ ｈ ｓ ｂ ｅ ｏｖ ｄ ｆ ａｌ ｔｒ ｒ — ｒ ｔ ｔ ｆｔ ｉｓ ｌｇ ｎ ｒ ｔｒ ｓ ｔ． ｈ ｂ ｏ ｍａ ｉ ｒ ｔ ａ ｅ ｎ ｓ ｌｅ ｎ ｙ ａ ｅ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏ ｉ ｌ ｆ
２１ ０ ０年第 ２期（ 总第 １ ６期） １
内燃机与动力装置
ＩＣ Ｅ＆ Ｐ ｗ ｒｌｎ ．． ｏ ｅｐａｔ
２ １ ４月 ００年
【 使用与维修 】
东风 ５机 车 异 常振 动 分析 及 处理
汪 秀 平
（ 南车青岛四方机车车辆股份有限公司， 山东 青岛 ２６ １） ６ １１ 摘要 ： 于东风 ５机车异常振动的现象， 鉴 对原因进行 了查找、 分析， 通过柴油发 电机组的振
１ 振动现象分析
该机车最早的故 障现象是水泵损坏 ， 初认为 起 是 水泵质 量 问题 ， 采取 了更换 水泵 、 水泵 质量 进行 对 跟踪调查的措施 。但是 ， 多次更换水泵后 ， 又频繁发 生了损坏故障 ， 且水泵 的损坏主要体现在水泵叶轮 破损 、 联结 螺栓 断裂 和 电机转 子支撑 断裂 三个 方 面 。
作者简介 ： 汪秀平（ ９ ５一） 女 ， １７ ， 山东临清人 ， 工程师 ， 主要研究方 向为柴油机工作过程测试 。
Ｗ ＡＮＧ ｕ — ｐｉｇ Ｘｉ ｎ
（ Ｓ ｉｇａ ｉ ｎ ｏｏ ｔ ｅａｄ Ｒ ｌｎ ｔ ｋＣ ． Ｌｄ ， ｉｇ ｎ ， ６ １ ， ｈｎ ） Ｃ Ｒ Ｑ ｎｄ ｏＳｆ ｇＬ ｃｍｏ ｖ ｎ ｏｌ ｇＳｏ ｏ ， ｔ． Ｑｎ ｄｏ ２ ６ Ｃ ｉａ ａ ｉ ｉ ｃ １ １
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２１ ０ ０年第 ２期（ 总第 １ ６期） １
内燃机与动力装置
ＩＣ Ｅ＆ Ｐ ｗ ｒｌｎ ．． ｏ ｅｐａｔ
２ １ ４月 ００年
【 使用与维修 】
东风 ５机 车 异 常振 动 分析 及 处理
汪 秀 平
（ 南车青岛四方机车车辆股份有限公司， 山东 青岛 ２６ １） ６ １１ 摘要 ： 于东风 ５机车异常振动的现象， 鉴 对原因进行 了查找、 分析， 通过柴油发 电机组的振
１ 振动现象分析
该机车最早的故 障现象是水泵损坏 ， 初认为 起 是 水泵质 量 问题 ， 采取 了更换 水泵 、 水泵 质量 进行 对 跟踪调查的措施 。但是 ， 多次更换水泵后 ， 又频繁发 生了损坏故障 ， 且水泵 的损坏主要体现在水泵叶轮 破损 、 联结 螺栓 断裂 和 电机转 子支撑 断裂 三个 方 面 。
作者简介 ： 汪秀平（ ９ ５一） 女 ， １７ ， 山东临清人 ， 工程师 ， 主要研究方 向为柴油机工作过程测试 。
论内燃机振动及其控制措施
形式 的底座较弱 ，内燃机的振动和附加应力 比较大 ，所 以有时 要采用附加底座以增加其刚性。
而达到控制或减少振动危害 的目的。
参
天津大学 出版社 ，２ ０ ０ ８ ．
考 文 献
［ １ ］舒歌群 ，高文志 ，刘 月辉 ，等． 动力机械振 动与噪 声［ Ｍ］ ． 天津
［ ２ ］ 郭文勇 ，朴 甲哲 ，张永祥． 柴油机缸 套磨 损故障的机体振动监测 研 究［ Ｊ ］ ．振动 、测试与诊 断 ， ２ ０ ０ ５ ，２ ５ （ ４ ） ：２ ８ ９ — ２ ９ ２ ． ［ ３ ］ 周志革 ，武一 民，崔根群 ，等．汽车排气总管的振动控制［ Ｊ ］ ．汽
模态 ，通 过与激励频率 比较来判 断内燃机在实 际工况下是否会
产生共振 ，对 于有 可能产生共振 的情况 ，通过调整 内燃机 、悬
现 ，经济性和可靠性好 ，在工程领域得到 了广 泛应用 。但随着 人们对振动环境及 内燃机 的振动特性 的要求越来越 高 ，振动被
动控制存在一定的局限性 。该技术对低频 、超低频及 宽带 随机 振动 的控制效果有限 ，因此振动 主动控制技术应运而生。振 动 主动控制又称为有 源减振技术 ，是近年来随着计算机技术 、控
制理论 、材料科学 等学科的发展而迅速 发展的一项高新技 术 。 它需要依靠 附加 的能源来支持减振装 置的工作 ，具有效果 好 、 适应性 强等优势 ，已成 为 内燃机 振动控 制 的一 条重要 的新途
径 。目前 ，宽频带 隔振 、减振 的措施主要有双层隔振 、金属 弹
隔振 就是在振 源与需要 防振 的设备之 间 ，安装若干个具有
一
定 弹性 和阻尼性能 的隔振装置 （ 隔振器） ，将振源 与基础之 间或基础 与防振设备之 间的刚性连接改成柔性连接 ，以阻隔并
而达到控制或减少振动危害 的目的。
参
天津大学 出版社 ，２ ０ ０ ８ ．
考 文 献
［ １ ］舒歌群 ，高文志 ，刘 月辉 ，等． 动力机械振 动与噪 声［ Ｍ］ ． 天津
［ ２ ］ 郭文勇 ，朴 甲哲 ，张永祥． 柴油机缸 套磨 损故障的机体振动监测 研 究［ Ｊ ］ ．振动 、测试与诊 断 ， ２ ０ ０ ５ ，２ ５ （ ４ ） ：２ ８ ９ — ２ ９ ２ ． ［ ３ ］ 周志革 ，武一 民，崔根群 ，等．汽车排气总管的振动控制［ Ｊ ］ ．汽
模态 ，通 过与激励频率 比较来判 断内燃机在实 际工况下是否会
产生共振 ，对 于有 可能产生共振 的情况 ，通过调整 内燃机 、悬
现 ，经济性和可靠性好 ，在工程领域得到 了广 泛应用 。但随着 人们对振动环境及 内燃机 的振动特性 的要求越来越 高 ，振动被
动控制存在一定的局限性 。该技术对低频 、超低频及 宽带 随机 振动 的控制效果有限 ，因此振动 主动控制技术应运而生。振 动 主动控制又称为有 源减振技术 ，是近年来随着计算机技术 、控
制理论 、材料科学 等学科的发展而迅速 发展的一项高新技 术 。 它需要依靠 附加 的能源来支持减振装 置的工作 ，具有效果 好 、 适应性 强等优势 ，已成 为 内燃机 振动控 制 的一 条重要 的新途
径 。目前 ，宽频带 隔振 、减振 的措施主要有双层隔振 、金属 弹
隔振 就是在振 源与需要 防振 的设备之 间 ，安装若干个具有
一
定 弹性 和阻尼性能 的隔振装置 （ 隔振器） ，将振源 与基础之 间或基础 与防振设备之 间的刚性连接改成柔性连接 ，以阻隔并
船用柴油机轴系扭转振动测量方法
中华人民共和国国家标准UDC 621.431．713．6船用柴油机轴系扭转振动测量方法GB 6299-86The measuring method for torsional vibrationin shaft system of marine diesel engine标准适用于船用柴油机轴系的扭振测量。
其他动力的船舶轴系的扭振测量亦可参照使用。
注：轴系包括与扭振计算有关的动力机、传动元件和受功构件。
1 量标以柴油机曲轴回转中心线为参考，第一曲拐（从自由端数起）上死点为基准，取被测点在定转速各谐次的角位移振幅为量标，以（°）或rad为计量单位。
2 测量仪器2.1 总的要求2.1.1 测量仪器系统必须经过校验，能够获得被测轴系扭振响应正确信息的记录，同时还要获取测点的转速信息。
2.1.2 测量频率范围一般为1～600Hz。
如所选测量仪器的频率范围不足,则必须满足测量信号中主谐次(即柴油机各单位曲柄相对振幅矢量同向时的谐次）或副谐次的频率要求,其频率响应平直部分的允许误差为上10％。
如果测量仪器低频响应不足，其特性确定，则可以使用，但必须对扭振测量值进行修正。
2.1.3 测量仪器应按规定在国家主管机关认可的单位进行校验，并具有校验证书。
2.2 机械式扭振仪2.2.1 正确选择仪器的安装位置，并保批安装精度。
2.2.2 合理选择或调整有关的仪器工作参数如：传动比、弹簧常数、皮带长度和松紧（如用皮带传动时）、划笔放大比和阻尼等。
2.3 电测扭振仪2.3.1 仪器组成测量仪器系统一般由传感器、放大器、记录器及监测指示装置等组成。
在能满足2.1.1款要求的条件下，允许改变其组成。
2.3.2 传感器传感器与被测点之间的联系装置应尽量减小尺寸，并保证其制造和安装精度，以减少非扭振信号对测量精度的影响。
选用的传感器，在规定的工作环境（如温度、湿度、磁场、油污等）下，应能可靠地工作。
传感器经受非正常状况（如冲击、过热、浸油、浸水等）后，应及时校验。
柴油机振动数据采集与分析系统
个 十分重 要 的参数 ， 不仅可 以定 性地 分 析 系统 的运 动状 态 ， 还 可以对 其进行量 化分析 ， 被广泛 地应 用于刻 画非 线性 系统 行为 的数 字特征 。
ｓ ｔ ｆ ｄ ｓ ｇ ｅａ ｔ ｉ ｌｅ ｈ ｂａｏ ａ ｗｅ ｔ ｉｅｗｓ 她 ｙ ｅ ｉｅｅ ｉ ｄｉｄ ｐ ｙ ｅ ｉ ｔｎｗｖ ｈｎ ｈ ｄ ｓ ａ ｗ ｓｍｏ ｅ ｌｎ ｎ ｎ ｓａ ｄｔ ｖ ｒｉ ｅ ｅ ｅｌ
ｓｉ ， ｕｔ ｓ
， ｎｌｅ ｔ ａ ｔ ｅ ｉ ｔｎｄｔａｄ ｒ ｔ ｈ ａ ｓ — ａａ ｚ ｈ ｒ ｌｉ ｂ ｉ ａ ａ ｎ ｉｅ ｅａ ｌ ｉｒ ｙ ｄ ｅｅ －ｍ ｖ ｒ ｏ ａ ｐ ｎ ｄｔ ｎ ｙ ｓｅ
摘要 振动信 号是设备 状 态信 息的载 体 ， 它蕴舍 了丰 富的 设备 异常 或故 障 的信 息 ， 动 特征 是 设备 运 行状 态正 常与 否 的重要 标 志。 而振 组建 了硬件 平 台对 柴油机的振 动信号进 行采 集 ， 并在 此基 础上 开发 了一 套以 Ｖ Ｂ为软件 平 台的柴 油机 振动 数据 采 集与 分析 系统 。整 个 系统能够 实现不 同通道 、 同频率 、 不 不同增益的振 动数 据采集 ， 能够进 行基 于分 形的数 据 分析 。同 时， 系统 可用 于 柴油机 振 动 状 态监 该 测， 对振动 波形进 行 实时显 示、 实时分析 等 。 关键词 发 动机 ； 形； 据采 集 ； 分 数 振动 中图分类号 Ｔ ４７ Ｋ ２ 文 献标识 码 Ａ 文章编 号 ０１ — ６１２０）１ ５ ９ ０ ５７ ６ｌ（０６２ — ５ — ２ ４
的时域或 频域特 征来 进 行故 障 识别 。实 际上 柴 油机 表 面振
放大器的压电加速度传感 ， 它将传统的压电加速度传感器与
ｓ ｔ ｆ ｄ ｓ ｇ ｅａ ｔ ｉ ｌｅ ｈ ｂａｏ ａ ｗｅ ｔ ｉｅｗｓ 她 ｙ ｅ ｉｅｅ ｉ ｄｉｄ ｐ ｙ ｅ ｉ ｔｎｗｖ ｈｎ ｈ ｄ ｓ ａ ｗ ｓｍｏ ｅ ｌｎ ｎ ｎ ｓａ ｄｔ ｖ ｒｉ ｅ ｅ ｅｌ
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摘要 振动信 号是设备 状 态信 息的载 体 ， 它蕴舍 了丰 富的 设备 异常 或故 障 的信 息 ， 动 特征 是 设备 运 行状 态正 常与 否 的重要 标 志。 而振 组建 了硬件 平 台对 柴油机的振 动信号进 行采 集 ， 并在 此基 础上 开发 了一 套以 Ｖ Ｂ为软件 平 台的柴 油机 振动 数据 采 集与 分析 系统 。整 个 系统能够 实现不 同通道 、 同频率 、 不 不同增益的振 动数 据采集 ， 能够进 行基 于分 形的数 据 分析 。同 时， 系统 可用 于 柴油机 振 动 状 态监 该 测， 对振动 波形进 行 实时显 示、 实时分析 等 。 关键词 发 动机 ； 形； 据采 集 ； 分 数 振动 中图分类号 Ｔ ４７ Ｋ ２ 文 献标识 码 Ａ 文章编 号 ０１ — ６１２０）１ ５ ９ ０ ５７ ６ｌ（０６２ — ５ — ２ ４
的时域或 频域特 征来 进 行故 障 识别 。实 际上 柴 油机 表 面振
放大器的压电加速度传感 ， 它将传统的压电加速度传感器与
柴油机硅油减振器实际工作过程的扭振仿真计算研究_汪萌生
2 匹配计算模型和振动方程
减振器匹配计算时一般将柴油机整个轴系当 量系统简化为单扭摆模型。简化前、后的固有频率 相同，振动时系统能量相同。利用该原则，带硅油 减振器的柴油机曲轴系统的简化模型见图 2。其中 Jd 为硅油减振器惯性圆环的转动惯量，cd 为硅油减 振器的阻尼系数，Me 为发动机等效激振力矩幅 值，Je 为系统中除惯性圆环的等效转动惯量，ke 为 系统等效扭转刚度，W 为激振力矩频率。e jW t 表示 为正弦函数激励。
Abstract: By analyzing the interactions within the silicone-oil damper conditions, temperature, viscosity of silicone oil，and the dynamic equilibrium established in the work process, the silicone-oil damper torsional simulation method is proposed. Through the application of a project and the comparison with the actual engine unit test results, it proves the validity of the calculation method. and verifies the course of their work is a dynamic equilibrium process of establishing, which lays the first stone for the further step of the silicon-oil dampers in the accurate matching calculation and designing. Key words: silicone-oil damper; simulation; dynamic equilibrium; torsional vibration; viscous damping
减振器匹配计算时一般将柴油机整个轴系当 量系统简化为单扭摆模型。简化前、后的固有频率 相同，振动时系统能量相同。利用该原则，带硅油 减振器的柴油机曲轴系统的简化模型见图 2。其中 Jd 为硅油减振器惯性圆环的转动惯量，cd 为硅油减 振器的阻尼系数，Me 为发动机等效激振力矩幅 值，Je 为系统中除惯性圆环的等效转动惯量，ke 为 系统等效扭转刚度，W 为激振力矩频率。e jW t 表示 为正弦函数激励。
Abstract: By analyzing the interactions within the silicone-oil damper conditions, temperature, viscosity of silicone oil，and the dynamic equilibrium established in the work process, the silicone-oil damper torsional simulation method is proposed. Through the application of a project and the comparison with the actual engine unit test results, it proves the validity of the calculation method. and verifies the course of their work is a dynamic equilibrium process of establishing, which lays the first stone for the further step of the silicon-oil dampers in the accurate matching calculation and designing. Key words: silicone-oil damper; simulation; dynamic equilibrium; torsional vibration; viscous damping
传感器振动对柴油机瞬时转速测量影响的仿真研究
械设备 故 障诊 断 的难点 ，而 瞬时转 速信 号 与缸 内压力 息息相 关 ，其 中携带着 大量 机器 运行 信
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｗ ＡＮＧ Ｈａ ｉ ，Ｓ ＵＮ Ｙｕ ｎ — ｌ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｕ ｎ ｉ ｔ Ｎ ｏ ． ９ １ ９ ９ ９ ｏ ｆ Ｐ Ｌ Ａ，Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；２ ． Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ，Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ． ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，
调制 因素对 于瞬时转速测量影响较小。
关键词 ：柴油机 ；瞬时转 速 ；振动 ；仿真 中图分类号 ： Ｔ Ｋ ４ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ —９ ４ ９ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ０ １ １ 一 ｏ ４
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ９ ４ ９ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ０ ４
传感器振动对柴油机瞬时转速测量影响的仿真研究
王 海 ，孙 云 岭
４ ３ ０ ０ ３ ３ ） （ １ ． 中国人民解放军 ９ １ ９ ９ ９ 部队 ， 山东青 岛 ２ ６ ６ ０ ０ ０ ；２ ． 海军工程 大学 动 力工程学院 ， 湖北武汉
摘要 ：柴油机瞬时转速信 号包 含大量机器故障信息 ， 但 高精度测量非常 困难 ， 传感 器和测速齿轮相对振动就是其 中一个重要影 响因素。分析 了相对振动误差 的来 源和构成 ，并得到 了在振动 干扰下磁电式传感器输 出信号 的理论 表达式 ；仿真计算结果表明 传感 器与齿轮切 向振动产生 的频率调 制因素对于瞬时转速测量影 响最 大 ，法向振动产生 的附加波形 因素对 测量 影响明显 ，幅值
基于信号处理的柴油机配气机构故障诊断研究
术。振动分析法是通 过测取 发动机 工作过 程 中缸 盖或 缸体
表面的振动信号， 提取故 障特征 并进行 分析处 理 ， 而判 断 从
关键词
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｅｅ ｇ ｌ ｎ ｅ ｎ ｘ ａ ｓ ｌｅ Ｓ ｓｅ Ｆ ｕｔ ａ ｎ ｓ ｓ ｄ Ｏ ｉｎ ｌＡｎ ｌ ｓ ｔ ｄ ｎ Ｄｉｓ ｌ Ｅｎ ｈ ｅ Ｉ ｌｔａ ｄ Ｅ ｈ ｕ ｔＶａｖ ｙ ｔｍ ａ ｌ Ｄｉｇ ｏ ｉ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｇ ａ ａｙ ｉ ｓ ｓ ｓ
１ｅ （ｙＷｏｄ ｄｅｅ ｅｇ ｅ ｖ ｒ ｉ ｓ ｎｌ ａ ｓ ｆ ｌｄａｎｓ ｒｓ ｉ ｌ ｉ ｉ ａｏ ｓ ｎ ｎ ｂ ｔ ｎ ｉ ａ ａｌ ｉ ａ ｔ ｇｏｉ ｇ ｎ ｙｓ ｕ ｉ ｓ
武警部 队配发 的运输 车辆装 备 中绝 大部 分是柴油 机平
号与正 常状 态下 的信 号有 较大 区别 ， 诊断较容易。为验证本
吕建 新 孙 双
（ 武警工程学 院 西 安 ７０ ８ ） １０６
摘
要
对柴油机进行实时不解体故障诊断和状 态检测 ， 可以有效提 高柴油机 的使用安全性。通过对柴油机缸盖振动
柴油机 振动 信号处理 故障诊断
信号进行预处理， 提取相应配气机构故障的特征向量值， 作为神经网络输入 向量 。 探讨了对配气机构进 行故障诊断的方法。
头车 ， 其动力性 、 可靠性 和耐久性得到部队认可 。但是 ， 由于
柴油机结构十分复杂 ， 工作条 件极其恶 劣 ， 发生故 障的 可能 性大大增加。部队基层 一线 官兵 中缺乏柴 油机故 障诊 断和 修理 的专业人才 ， 而且部队车辆维修装备 中缺少先进 的故障 诊断 系统 ， 能化诊断 和维修 水平低 下 。因此 ， 极开展了基 于
缸盖振动信号处理 的柴 油机 配气 机构故障诊断研究。
附录5 机器振动监测分析与振动标准 - 副本
4、振型 机器振型十分复杂，即使稳定振动，其振型也是瞬时变化的。模态分析经 过参数识别获得的是机器的固有振型。实际机器承受一个或多个激励频率，是一个或多 个强迫振动以及随机噪声的迭加。转轴振型则有实际意义。在一定转速下，转轴沿轴向 的振动变形就是转子振型。对于单个转子而言，经过某一阶临界转速，振型发生变化。 对于多跨转子，每隔一定距离放置一组互相垂直的径向位移传感器，并利用基准相位信 息就可以获得转子沿轴向的振动形状。它有助于估计转子与固定部件之间的间隙以及节 点位置。
附表 5.4 加工机械的振动位移允许槛值
机床 允许值(p-p)/ 机床 允许值(p- 机床种类 允许值(p-p)/
种类
μm
种类
p)/μm
μm
螺纹
0.25-1.5
平面
1.25-5.0 无心磨床 1.00-2.5
磨床
磨床
仿形
0.56-2.0
车 床 5.00-25.4 镗 床 1.52-2.5
磨床
外圆
0.76-5.0
二、随机振动的状态是瞬时变化不确定的，无法用振幅、频率和相位振型来描述。任何 一个机器的实际振动信号中既有以正弦振动为特征的周期振动，又有以随机振动为特征 的环境振动和噪声。描述随机振动用统计量 ⋮ 均值、均方根值及峭度等。
均值
∑ 1 N
M = N i−1 X i
（5.2）
均方根值
∑ σ =
1 N
N
F5-2
5.2 机器振动诊断标准
附录 5 机器振动监测和分析
一、制定振动标准的依据 各行业制定振动标准的依据不同：位移、速度或加速度的振级都可能采用。在一个
行业里，也可能混合使用。通常，如附图 5.l。
由附图可见，在低频域（10HZ 以下），以位移作为振动标准；中频域（ 10～1000Hz） 以一定速度级作为诊断的依据；在高频区（1000HZ 以上），则以加速度作为判定的标准 。
附表 5.4 加工机械的振动位移允许槛值
机床 允许值(p-p)/ 机床 允许值(p- 机床种类 允许值(p-p)/
种类
μm
种类
p)/μm
μm
螺纹
0.25-1.5
平面
1.25-5.0 无心磨床 1.00-2.5
磨床
磨床
仿形
0.56-2.0
车 床 5.00-25.4 镗 床 1.52-2.5
磨床
外圆
0.76-5.0
二、随机振动的状态是瞬时变化不确定的，无法用振幅、频率和相位振型来描述。任何 一个机器的实际振动信号中既有以正弦振动为特征的周期振动，又有以随机振动为特征 的环境振动和噪声。描述随机振动用统计量 ⋮ 均值、均方根值及峭度等。
均值
∑ 1 N
M = N i−1 X i
（5.2）
均方根值
∑ σ =
1 N
N
F5-2
5.2 机器振动诊断标准
附录 5 机器振动监测和分析
一、制定振动标准的依据 各行业制定振动标准的依据不同：位移、速度或加速度的振级都可能采用。在一个
行业里，也可能混合使用。通常，如附图 5.l。
由附图可见，在低频域（10HZ 以下），以位移作为振动标准；中频域（ 10～1000Hz） 以一定速度级作为诊断的依据；在高频区（1000HZ 以上），则以加速度作为判定的标准 。
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ｂ ａｉｎ ｆｏ ｔ ｅ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｄ ｆｔ ｅ ｅ ｇｎｅ ｉ ｏｎ ｅ ｕ ． Ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｉａｉｎ ｏ ｈ ｉ ｒｔｏ ｒ ｎ ｉａｅ ｆｅｗａ ｄ ． Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒｍ ｈｅｈ ａ ｎ ｈ ｉｅ ｏ ｈ ｎ ｉ ｓｐ ｉｔｄ ｏ ｔ ｈ ｏ ｌｃ ｔｏ ｆｔ ｅ ｖｂ ａｉｎ ａｅ ｉ ｄｃ ｔｄ ａｔｒ ｒ ｓ ｏ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｒ ｓａ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ，ａ ｓ ｕ ｄ ｔｓ ｙ ｔｍ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ｎ ｅ ｔｓｓｅ ｉ ｅ ｉｎ ｄ．
ＤＦ Ｅ Ｄ系统 等 ， 可在不 解体 的条件 下诊断一 些常 见的柴 油机
故障 。 柴油机是一个非常复杂 的动 力系统 ， 结构及机 械运动 其 形式 的复杂性 ， 产生振动因素的多样性 ， 决定着振声法诊断柴
复运 动部件运动时产生的往复惯 性力 ， 与各运动部 件的质 它
量成 正比 ； 曲轴飞轮等旋转部件产生的离心惯性力 。 三是 当柴 油机 出现故障时 ， 各作 用力会产生相应 的变化 ， 可通 过检测 、 分析 柴油机不 同位 置 的振 动信 号来判 别故 障位置 及故 障原
系统 。
关键词： 柴油机 振动分析
中 图分 类号 ：Ｈ１ ７ Ｔ ７ ０
诊断系统
文章 编号 ： ０ ６８ （００ ０ ０５ ０ １ ２— ８６ ２ １）３— ０６— ４ ０
文献标 识 码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｆ ｒ Ｖｉ ｒ ｔ ｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｅ Ｄｉｓ ｌＥｎ ｉ ｅ ｔ ｄ ｏ ｂ ａ ｉ ａ ｙ ｉ ｆ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｏ ｈ
柴油机及其它 内燃机 、 压缩机等都是 由活塞 一曲柄机构 等组 成 ， 活塞 、 连杆 、 曲柄等 构件在高速周期性运 动时产生 的 惯性 力及气缸 内的气压力呈周期 性 的变化 ， 构成 机器 内的力
源， 同时也是柴 油机振动 的激振 源。 一是缸 内气体 的燃 气压
频分析 、 小波分析等信号分析 与处 理方法来 处理柴油 机表面
ｄｘ ２
一
胁［
＋ ］ Ａ
（ ２ ）
其 中 ： ＝ｓ ｓ Ｏ对于一个 固定 的机构来说 ， 是 固定不变 Ａ ｉ ｉ。 ￣／ ｎ Ａ 的 ， 曲柄 半径 与连杆 长度 之 比。 表示 ｔ 示 曲柄 回转 的角速 Ｏ表 度， 可近似认 为恒定不变 。
１２柴 油 机 受 力 分 析 及 其 与 振 动 间 的关 系 ．
振动信号 。 国从 ２ 我 ０世纪 ８ ０年代初开始对往 复式内燃机 故 障诊断作探索 ｌ 生研究并取得 了较好 的成 果 ， 开发出 了 自 也 己的智 能 诊 断 仪 器 ， Ｄ Ｍ —Ｉ 柴 油 机 智 能 诊 断 仪 、 如 Ｃ 型
力， 这是柴油机运动的主要动力来源 ； 二是 由于活塞连杆等往
Ｋ ｙｗ ｒ ｓ ｄ ｓｌ ｎ ｎ ｓｖ ｒｔ ｎ ａａ ｓ ； ｓ ｓｓ ｍ ｅ ｏ ｄ ：ｉ ｅ ｅ ｇ ｅ ；ｉ ａ ｏ ｎ ｌ ｉ ｔ ｔ ｙ ｅ ｅ ｉ ｂ ｉ ｙ ｓｅ ｔ
０ 引言
柴油机是 一种 常见的往复式 动力机械 ， 国 民经济 中具 在 有重 要 的作 用 ， 的运行安 全是 生产安全 的重要 组成部分 。 它 随着人工智能技术 的发 展 ， 柴油机 故障诊断技 术进入 了智 能 化 的阶段 ， 检测项 目更加丰富 ， 断的准确性也大大提高 。 诊
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｕ ｎ，ＺＨＯＵ ｆｎ Ｚｈ ｑ ａ Ｙｕ ｅ ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｓｔ ｅ ｐ ｗｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｉｓ ｌｅ ｉ ｅ ｒ ｄ ｌ ｅ ｎ ａ ｔｍｏ ｉｅ ，ｓ ｐ ｈ ｏ ｒｅ ｕ ｐ ｎ ，ｄｅ ｅ ｎｇｎ ｓａ ｅｗｉ ｅｙｕｓｄ ｉ ｕ ｏ ｂ ｌｓ ｈｉｓ，ａ ｄ Ｓ ｎ．Ｔｈ ａｅｙ ｏ ｐｅａｉｎ ｓ ｓｅ ｄｅ ｎ Ｏ ｏ ｅｓ ｆｔ ｆｏ ｒ ｔ ｙ ｔｍ — ｏ
１ 柴油机 动力 系统分 析
１１ ． 柴油机活塞运动方程的建立
正置单列式柴油机活塞 运动方程 为 ：
ｄ ｘ
＝ ＝
Ｒ ｗ
＝
（） １
声振诊断法是诊断柴 油机工 作状 态 的既普遍 又行 之有效 的
方法 ， 现在大多数针对柴油机 系统 的诊断 系统都是 以这 种方 法为基础的 ， 因而得到了广泛的应用 ， 同时也可为柴油机故 障诊断专家系统提供 必需 的技 术参 数 。 国外 用声 振诊 断 技术来研究柴油机 的故障 目前 已取 得 突破性 进展 。世 界 航运先进 国家 已逐步将 此项技术 应用到船舶 柴油机 ， 利用时
－
５ － ６
柴油 机 振 动分 析研 究
王 智全 ， 玉 丰 周
（ 四川信 息职 业技 术 学 院， １ ９） １广元 ６８ １） ２０７
摘要 ： 柴油机作为机车、 船舶等常用机械的动力设备， 其动力性和可靠性直接影响整个 系统的安全运行 。本文对柴油机进行了动 力学分析， 出了引起缸盖、 指 机体振动的动力来源， 出了振动的产 生机理及影响振动的因素， 并指 同时设计 出合理的实验测试诊断
因。
油机故障的困难性 。本文对 柴 油机振 动受力 进行 研究 和分 析， 研究振动参数与故障机理之间的 Nhomakorabea 系。
ｐ ｎ ｓ ｎ ｔ ｅ ａ ｉｔ ａ ｄ ｙ ａ ｉ ｃａａｔ ｓ ｃ ｉ ｅ ｅ ￣ ｅ Ｆ ｒｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｅ ｅ ｇ ｅ ｓ ｒ ｒｓ ｔ ． ｅ ｏ ｒｅ ｆ ｈ ｉ ｅ ｄ ｅｒ ｉ ｌｙ ｎ ｎ ｍ ｃ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｓ ｆ ｅ ｌ ｎ ｎ ． ｏｃ ｌ ｉ ｏ ｔ ｅ ｌ ｎｉ ｓ ｐｅｅ ｅ Ｔ ｕｃ ｅ — ｏ ｈ ｌ ｂ ｉ ｄ ｅ ｉ ｏｄ ｓ ｉ ｎ ａ ｙ ｓ ｆｈ ｄ ｓ ｎ ｉｆ ｔ ｉ ｎ ｄｈ ｓ ｏｔ ｖ
ＤＦ Ｅ Ｄ系统 等 ， 可在不 解体 的条件 下诊断一 些常 见的柴 油机
故障 。 柴油机是一个非常复杂 的动 力系统 ， 结构及机 械运动 其 形式 的复杂性 ， 产生振动因素的多样性 ， 决定着振声法诊断柴
复运 动部件运动时产生的往复惯 性力 ， 与各运动部 件的质 它
量成 正比 ； 曲轴飞轮等旋转部件产生的离心惯性力 。 三是 当柴 油机 出现故障时 ， 各作 用力会产生相应 的变化 ， 可通 过检测 、 分析 柴油机不 同位 置 的振 动信 号来判 别故 障位置 及故 障原
系统 。
关键词： 柴油机 振动分析
中 图分 类号 ：Ｈ１ ７ Ｔ ７ ０
诊断系统
文章 编号 ： ０ ６８ （００ ０ ０５ ０ １ ２— ８６ ２ １）３— ０６— ４ ０
文献标 识 码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｆ ｒ Ｖｉ ｒ ｔ ｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｅ Ｄｉｓ ｌＥｎ ｉ ｅ ｔ ｄ ｏ ｂ ａ ｉ ａ ｙ ｉ ｆ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｏ ｈ
柴油机及其它 内燃机 、 压缩机等都是 由活塞 一曲柄机构 等组 成 ， 活塞 、 连杆 、 曲柄等 构件在高速周期性运 动时产生 的 惯性 力及气缸 内的气压力呈周期 性 的变化 ， 构成 机器 内的力
源， 同时也是柴 油机振动 的激振 源。 一是缸 内气体 的燃 气压
频分析 、 小波分析等信号分析 与处 理方法来 处理柴油 机表面
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一
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＋ ］ Ａ
（ ２ ）
其 中 ： ＝ｓ ｓ Ｏ对于一个 固定 的机构来说 ， 是 固定不变 Ａ ｉ ｉ。 ￣／ ｎ Ａ 的 ， 曲柄 半径 与连杆 长度 之 比。 表示 ｔ 示 曲柄 回转 的角速 Ｏ表 度， 可近似认 为恒定不变 。
１２柴 油 机 受 力 分 析 及 其 与 振 动 间 的关 系 ．
振动信号 。 国从 ２ 我 ０世纪 ８ ０年代初开始对往 复式内燃机 故 障诊断作探索 ｌ 生研究并取得 了较好 的成 果 ， 开发出 了 自 也 己的智 能 诊 断 仪 器 ， Ｄ Ｍ —Ｉ 柴 油 机 智 能 诊 断 仪 、 如 Ｃ 型
力， 这是柴油机运动的主要动力来源 ； 二是 由于活塞连杆等往
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０ 引言
柴油机是 一种 常见的往复式 动力机械 ， 国 民经济 中具 在 有重 要 的作 用 ， 的运行安 全是 生产安全 的重要 组成部分 。 它 随着人工智能技术 的发 展 ， 柴油机 故障诊断技 术进入 了智 能 化 的阶段 ， 检测项 目更加丰富 ， 断的准确性也大大提高 。 诊
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｕ ｎ，ＺＨＯＵ ｆｎ Ｚｈ ｑ ａ Ｙｕ ｅ ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｓｔ ｅ ｐ ｗｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｉｓ ｌｅ ｉ ｅ ｒ ｄ ｌ ｅ ｎ ａ ｔｍｏ ｉｅ ，ｓ ｐ ｈ ｏ ｒｅ ｕ ｐ ｎ ，ｄｅ ｅ ｎｇｎ ｓａ ｅｗｉ ｅｙｕｓｄ ｉ ｕ ｏ ｂ ｌｓ ｈｉｓ，ａ ｄ Ｓ ｎ．Ｔｈ ａｅｙ ｏ ｐｅａｉｎ ｓ ｓｅ ｄｅ ｎ Ｏ ｏ ｅｓ ｆｔ ｆｏ ｒ ｔ ｙ ｔｍ — ｏ
１ 柴油机 动力 系统分 析
１１ ． 柴油机活塞运动方程的建立
正置单列式柴油机活塞 运动方程 为 ：
ｄ ｘ
＝ ＝
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（） １
声振诊断法是诊断柴 油机工 作状 态 的既普遍 又行 之有效 的
方法 ， 现在大多数针对柴油机 系统 的诊断 系统都是 以这 种方 法为基础的 ， 因而得到了广泛的应用 ， 同时也可为柴油机故 障诊断专家系统提供 必需 的技 术参 数 。 国外 用声 振诊 断 技术来研究柴油机 的故障 目前 已取 得 突破性 进展 。世 界 航运先进 国家 已逐步将 此项技术 应用到船舶 柴油机 ， 利用时
－
５ － ６
柴油 机 振 动分 析研 究
王 智全 ， 玉 丰 周
（ 四川信 息职 业技 术 学 院， １ ９） １广元 ６８ １） ２０７
摘要 ： 柴油机作为机车、 船舶等常用机械的动力设备， 其动力性和可靠性直接影响整个 系统的安全运行 。本文对柴油机进行了动 力学分析， 出了引起缸盖、 指 机体振动的动力来源， 出了振动的产 生机理及影响振动的因素， 并指 同时设计 出合理的实验测试诊断
因。
油机故障的困难性 。本文对 柴 油机振 动受力 进行 研究 和分 析， 研究振动参数与故障机理之间的 Nhomakorabea 系。
ｐ ｎ ｓ ｎ ｔ ｅ ａ ｉｔ ａ ｄ ｙ ａ ｉ ｃａａｔ ｓ ｃ ｉ ｅ ｅ ￣ ｅ Ｆ ｒｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｅ ｅ ｇ ｅ ｓ ｒ ｒｓ ｔ ． ｅ ｏ ｒｅ ｆ ｈ ｉ ｅ ｄ ｅｒ ｉ ｌｙ ｎ ｎ ｍ ｃ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｓ ｆ ｅ ｌ ｎ ｎ ． ｏｃ ｌ ｉ ｏ ｔ ｅ ｌ ｎｉ ｓ ｐｅｅ ｅ Ｔ ｕｃ ｅ — ｏ ｈ ｌ ｂ ｉ ｄ ｅ ｉ ｏｄ ｓ ｉ ｎ ａ ｙ ｓ ｆｈ ｄ ｓ ｎ ｉｆ ｔ ｉ ｎ ｄｈ ｓ ｏｔ ｖ