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1、机械噪声控制机械噪声控制本讲稿第一页，共二十六页2 目的：目的：掌握机械运动规律，充分利用振动；掌握机械运动规律，充分利用振动；减少振动与噪声的危害。减少振动与噪声的危害。服务于后续课程：服务于后续课程：振动与噪声控制、机械故障诊断、机械动态设振动与噪声控制、机械故障诊断、机械动态设计。计。第一章第一章 绪论绪论1.1研究意义：研究意义：1 振动与波动振动与波动本讲稿第二页，共二十六页1.2 机械振动与噪声分类机械振动与噪声分类1.2.1 机械振动分类：机械振动分类：1 按自由度数分类：按自由度数分类：单自由度、多自由度、连续系统振动；单自由度、多自由度、连续系统振动；2 按激励方式分类：按激
2、励方式分类：自由振动、受迫振动、自激振动；自由振动、受迫振动、自激振动；3 按系统响应的振动规律分类：按系统响应的振动规律分类：简谐振动、周期振动、瞬态振动、随机振动；简谐振动、周期振动、瞬态振动、随机振动；4 按描述系统的微分方程分类：按描述系统的微分方程分类：线性、非线性。线性、非线性。本讲稿第三页，共二十六页1.2.2 机械噪声分类：机械噪声分类：1 按声源分类：按声源分类：机床噪声、压机噪声、齿轮噪声；机床噪声、压机噪声、齿轮噪声；2 按声源形成机理分类按声源形成机理分类 固体振动噪声、流体动力噪声；固体振动噪声、流体动力噪声；3 按传播途径分类：按传播途径分类：空气传播、固体传播；空
3、气传播、固体传播；4 按声源随时间变化按声源随时间变化 稳态噪声、非稳态噪声稳态噪声、非稳态噪声本讲稿第四页，共二十六页1.3 机械振动与噪声分析方法机械振动与噪声分析方法激励、激励、振动系统、响应振动系统、响应1.4 机械振动与噪声控制方法机械振动与噪声控制方法本讲稿第五页，共二十六页第二章第二章 振动测试与故障诊断振动测试与故障诊断本讲稿第六页，共二十六页压电加速度传感器压电加速度传感器接收形式：惯性式变换形式：压电效应典型频率范围：0.2Hz10kHz线性范围和灵敏度随各种不同型号可在很大范围内变化。n测量非转动部件的绝对振动绝对振动的加速度。n适应高频振动高频振动和瞬态振动瞬态振动的测
4、量。n传感器质量小，可测很高振级。n现场测量要注意电磁场、声场和接地回路的干扰。2.1 振动测试硬件振动测试硬件本讲稿第七页，共二十六页传感器：传感器：定义：将被测非电量通过某种原理转换成电信号的装置。定义：将被测非电量通过某种原理转换成电信号的装置。作用：将被测非电量转换成便于放大、记录的信号。作用：将被测非电量转换成便于放大、记录的信号。中间变换与调理电路：中间变换与调理电路：将传感器输出的微弱信号进行放大，调理输出给记录仪器将传感器输出的微弱信号进行放大，调理输出给记录仪器的装置。的装置。振动测试系统原理与构成振动测试系统原理与构成本讲稿第八页，共二十六页n振幅振幅 A(Amplitud
5、e)偏离平衡位置的最大值。描述振动的规模。n频率频率 f (Frequency)描述振动的快慢。单位为次/秒(Hz)或次/分(c/min)。周期周期 T=1/f 为每振动一次所需的时间，单位为秒。圆频率圆频率 =2 f 为每秒钟转过的角度，单位为弧度/秒n初相角初相角 (Initial phase)描述振动在起始瞬间的状态。简谐振动的三要素简谐振动的三要素 本讲稿第九页，共二十六页振动位移、速度、加速度之间的关系振动位移、速度、加速度之间的关系 n振动位移振动位移(Displacement)n速度速度(Velocity)n加速度加速度(Acceleration)n位移、速度、加速度都是同频率的
6、简谐波。n三者的幅值相应为A、A、A 2。n相位关系：加速度领先速度90;速度领先位移90。xvaxva本讲稿第十页，共二十六页磁带记录仪频谱分析仪打印机存储设备绘图仪测量电路基频检测仪记录仪数据采集和分析系统汽轮机齿轮增速箱压缩机涡流传感器速度传感器加速度传感器键相传感器旋转机械振动测量框图旋转机械振动测量框图本讲稿第十一页，共二十六页本讲稿第十二页，共二十六页数据采集卡数据采集卡本讲稿第十三页，共二十六页压电加速度传感器的典型结构压电加速度传感器的典型结构晶体片晶体片质量块预紧环出线口底座出线口三角剪切型三角剪切型 中心压缩型中心压缩型预压簧片三角柱本讲稿第十四页，共二十六页轴轴承承振振动
7、动的的测测点点布布置置本讲稿第十五页，共二十六页2.2 振动信号处理振动信号处理1.模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号在时间和幅值上都是连续的信号；在时间和幅值上都是离散的信号。本讲稿第十六页，共二十六页n如果想把时间连续的模拟信号变成0/1数字串，必须先采样。n但是，很显然，抽样以后的信号，与原来的信号是不同的。n能否从抽样信号中恢复原信号呢？如果能，有什么条件？t 要想抽样后能够不失真地还原出原信号，则采样频率必须大于两倍信号谱的最高频率。2.采样定律采样定律本讲稿第十七页，共二十六页3 信号的描述方式信号的描述方式 时域时域 频域频域 本讲稿第十八页，共二十六页 分别为典型的合格品与废
8、品的振动频谱。从图中可以看出，废品的频谱图中往往在某一频率有较大的幅值。本讲稿第十九页，共二十六页周期信号（傅里叶级数）周期信号（傅里叶级数）非周期信号（傅里叶变换）非周期信号（傅里叶变换）时域与频域转换：时域与频域转换：本讲稿第二十页，共二十六页2.3 机器故障诊断机器故障诊断检测缩小故障范围状态判别搜集征兆定期检测故障定位原因分析维修决策趋势分析正常参数开始尚可正常不可异常1 状态监测与故障诊断过程状态监测与故障诊断过程本讲稿第二十一页，共二十六页2 监测和诊断的各种手段监测和诊断的各种手段 振动：振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。温度（红外）：温度（红外）：适用于工业炉窑、热
9、力机械、电机、电 器等。声发射：声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。油液（铁谱）油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变 压器等。无损检测：无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障 检测。压力：压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合 器等。本讲稿第二十二页，共二十六页速度传感器速度传感器电涡流传感器电涡流传感器本讲稿第二十三页，共二十六页 铁谱与磨粒铁谱与磨粒本讲稿第二十四页，共二十六页光谱仪光谱仪本讲稿第二十五页，共二十六页实例：汽轮发电机组的监测系统框图实例：汽轮发电机组的监测系统框图下位机分析处理联网显示存贮人机对话通讯适调放大适调放大限幅整形光电隔离光电隔离光电隔离同步采样采样上位机振动信号（快变）温度、压力信号（慢变）键相信号本讲稿第二十六页，共二十六页