振动诊断技术1.ppt
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1、振动和振动测试 的 基 础 知 识,振幅 A (Amplitude) 偏离平衡位置的最大值。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。,简谐振动的三要素,振动位移、速度、加速度之间的关系,振动位移 速度) 加速度,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。 相位关系:加速度领先速度90; 速度领先位移90。,x,
2、v,a,x,v,a,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。 峰值 振动离平衡位置的最大偏离。 平均绝对值 均值 (Mean value) 又称平均值或直流分量。 有效值,xp,x = x(t),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,简谐振动的幅值参数,复杂振动的幅值参数,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
3、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。 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 频率域,系统对激励的响应,自激振动,激 励,响 应,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,图中数字为系统的自由度数,5,3,2,2,6,单自由度系统的自由振动,系统在没有激励下,由初始条件引起的振动,称为自由振动。,初始位移初始速
4、度,a 无阻尼 b 小阻尼 c 临界阻尼 d 大阻尼,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,系统有多个固有频率。从小到大,称为第1阶、第2阶等等。 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。,两自由度系统的模态举例,第二阶模态,第一阶模态,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
5、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。,多自由度系统的自由振动,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。 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,由强迫振动确定固有频率和阻尼,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
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