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1、Training_class_振动分析基础讲座一、什么是振动一、什么是振动三、机械振动的特征三、机械振动的特征四、如何测量机械振动四、如何测量机械振动五、振动参数分析的设置五、振动参数分析的设置六、振动数据的积累六、振动数据的积累二、旋转机械振动二、旋转机械振动简简 介介一、什么是振动一、什么是振动机械振动只是机械或机械部件来回的运动。机械振动只是机械或机械部件来回的运动。任何部件的来回运动或振荡都是振动。任何部件的来回运动或振荡都是振动。振动的种类振动的种类按产生振动原因分：按产生振动原因分：自由、受迫、自激、参变振动。自由、受迫、自激、参变振动。按振动规律分：按振动规律分：简谐、非简谐、随
2、机振动。简谐、非简谐、随机振动。按自由度分：按自由度分：单自由度系统、多自由度系统振动。单自由度系统、多自由度系统振动。按振动位移分：按振动位移分：角振动、线振动。角振动、线振动。按系统参数特征分：按系统参数特征分：线性、非线性振动。线性、非线性振动。二、旋转机械振动二、旋转机械振动周期性的简谐振动周期性的简谐振动 汽轮机、水轮机、发电机、电动机、泵、风机、汽轮机、水轮机、发电机、电动机、泵、风机、压缩机、轧钢机、吐丝机、齿轮箱、轴承压缩机、轧钢机、吐丝机、齿轮箱、轴承松动松动 共振共振 振动分析的关注点振动分析的关注点 2.2.为什么要监控机械振动？为什么要监控机械振动？（a a）严重的机械
3、损坏）严重的机械损坏（b b）机械无法正常运行）机械无法正常运行（c c）能耗增加）能耗增加（d d）不必要的维护）不必要的维护（e e）影响产品质量）影响产品质量（f f）产生不良的企业形象）产生不良的企业形象（g g）运行人员的安全和健康）运行人员的安全和健康3.3.旋转机械振动的监测旋转机械振动的监测 有规律的简谐振动可以拿谐和函数来描述，有规律的简谐振动可以拿谐和函数来描述，可以进行振动分析可以进行振动分析a.a.绝对振动绝对振动b.b.相对振动相对振动振动表征的形式振动表征的形式 量程单位量程单位振动位移振动位移mm,mm,mm振动速度振动速度mm/smm/s振动加速度振动加速度mm
4、/smm/s，g g2 2三、旋转机械振动如何描述三、旋转机械振动如何描述a.a.振幅振幅b.b.频率频率c.c.相位相位d.d.波形波形e.e.频谱频谱振 幅 “振幅振幅”指波的高度指波的高度。由于每一扇叶承受重由于每一扇叶承受重 量，风扇转动加快，则量，风扇转动加快，则振动程度随之提高。振动程度随之提高。振幅振幅:毫米或微米毫米或微米波速波速:英寸英寸/秒秒 毫米毫米/秒秒加速度加速度:g g峰振幅峰振幅(p-p)(p-p)是最高速率时的指征是最高速率时的指征均方根（均方根（rmsrms）振幅是振动能量的指征。）振幅是振动能量的指征。机器振动的均方根值告诉我们该机器的振动能机器振动的均方根
5、值告诉我们该机器的振动能量。振动能量越高，均方根值越大。量。振动能量越高，均方根值越大。术语术语 均方根值均方根值(有效值有效值)常常被缩写为常常被缩写为 RMS RMS。记住均方根值总低于峰值幅值是有用的。记住均方根值总低于峰值幅值是有用的。频频 率率 旋转机械部件振荡的速率被称为振荡或振动频率。旋转机械部件振荡的速率被称为振荡或振动频率。相相 位位振动的方向，键相，同振动的方向，键相，同步伯德图等步伯德图等转轴转轴转速传感器转速传感器幅值时间波波 形形振动随时间变化的图形振动随时间变化的图形频频 谱谱频谱是机械部件振动的频率特征频谱是机械部件振动的频率特征快速傅氏变换（FFT）简简简简谐谐
6、谐谐振动振动振动振动 最简单的最简单的最简单的最简单的振动振动振动振动任何任何振动均可表示为独个简单振动振动均可表示为独个简单振动的的总和总和.=+频率域频率域=+.频率振幅用曲线图表现用曲线图表现如何如何将复杂的信号将复杂的信号分解分解 为为简单信号简单信号.频谱图时间域和频率域时间域和频率域时间域的波形表现为许多不同的频率和振幅时间域的波形表现为许多不同的频率和振幅四、如何测量机械振动？四、如何测量机械振动？（a a）尽可能靠近轴承安装）尽可能靠近轴承安装(b)(b)确信加速度计联接牢固确信加速度计联接牢固 表表面面平平整整的的要要求求，应应除除去去表表面面的的碎碎片片、尘尘土土和和成成片
7、片的油漆。的油漆。安安装装表表面面应应当当是是真真的的铁铁磁磁性性材材料料（铁铁、镍镍或或钴钴合合金金）。例例如如，磁磁座座的的安安装装不不应应在在铝铝面面下下放放置置铁铁材材料料而而把把磁座安放在铝的表面磁座安放在铝的表面。为为避避免免磁磁性性消消失失，不不要要摔摔或或加加热热磁磁座座。另另一一需需注注意意的的是是不不要要剥剥去去加加速速度度计计和和磁磁座座上上的螺纹。的螺纹。(c)(c)确信加速度计方向正确确信加速度计方向正确(d)(d)在相同位置安装相同加速度计在相同位置安装相同加速度计(e)(e)在坚固的物体上安装加速度计在坚固的物体上安装加速度计 加加速速度度计计永永远远不不要要安安
8、装装在在机机器器的的柔柔性性部部分分，否否则则，频谱将因柔性部件的拍动而畸变。频谱将因柔性部件的拍动而畸变。加加速速度度计计永永远远不不要要在在轻轻的的结结构构上上使使用用，否否则则，加加速速度度计计和和磁磁座座的的重重量量将将改改变变结结构构的的振振动动行行为为。一一般般，加加速速度度计计和和磁磁座座的的复复合合重重量量不不能能超超过过振振动动结结构构重重量量的的10%10%。若粗暴对待加速度计可能会使其产生不可靠的信若粗暴对待加速度计可能会使其产生不可靠的信号。因为磁座具有磁力，因此当安装加速度计到一表号。因为磁座具有磁力，因此当安装加速度计到一表面时要十分注意，可以使磁座倾斜一定角度去接
9、近安面时要十分注意，可以使磁座倾斜一定角度去接近安装表面来完成加速度计的安装。当分离磁座时，加速装表面来完成加速度计的安装。当分离磁座时，加速度计不应被用作杠杆来断开联接。相反，应当紧紧抓度计不应被用作杠杆来断开联接。相反，应当紧紧抓住磁座然后向一旁倾斜断开联接。住磁座然后向一旁倾斜断开联接。(f)(f)加速度计的维护加速度计的维护 加加速速度度计计电电缆缆决决不不能能剧剧烈烈缠缠绕绕，而而应应该该以以某某种种方方式式固固定定防防止止其其损损坏坏。缠缠绕绕的的或或随随意意摆摆动动的的电电缆缆可能歪曲被测频谱。可能歪曲被测频谱。(g)(g)注意人身安全注意人身安全 任何时间必须对危险进行管理，当
10、进行振动测任何时间必须对危险进行管理，当进行振动测量时，三种突出的风险以可能性或严重性排序：被量时，三种突出的风险以可能性或严重性排序：被运动零件伤害，电击和电磁感应损伤。运动零件伤害，电击和电磁感应损伤。首先，当安装加速度计时，要留心不要使电缆首先，当安装加速度计时，要留心不要使电缆缠进运动机械中。虽然快速释放连接器可减少危险，缠进运动机械中。虽然快速释放连接器可减少危险，但不能把它当作正确安装的替代去依赖。但不能把它当作正确安装的替代去依赖。其它能与运动机械缠绕的物品有松散的衣服、长发、其它能与运动机械缠绕的物品有松散的衣服、长发、数据传输电缆和背带。数据传输电缆和背带。第二，永不把加速度
11、计安到高电压表面，因为第二，永不把加速度计安到高电压表面，因为可能引起电击。可能引起电击。第三，磁座永不靠近磁敏感物体，例如信用卡、第三，磁座永不靠近磁敏感物体，例如信用卡、软盘、录象带、盒带和手表，因为这些物品会被磁软盘、录象带、盒带和手表，因为这些物品会被磁场损坏。场损坏。还有其它的危险，在使用仪器或其配套使用的还有其它的危险，在使用仪器或其配套使用的附件前，阅读并完全理解仪器使用手册很重要附件前，阅读并完全理解仪器使用手册很重要。五、振动分析参数的设置五、振动分析参数的设置a.“Fmax”a.“Fmax”值应设为多少值应设为多少b.b.应当使用多少谱线应当使用多少谱线c.c.应使用多大叠
12、加百分比应使用多大叠加百分比d.d.平均次数平均次数e.e.窗口选择窗口选择f.f.振幅幅值振幅幅值a.“Fmax”a.“Fmax”值应设为多少？值应设为多少？当振动不涉及诸如齿轮齿、风扇叶、泵叶轮和当振动不涉及诸如齿轮齿、风扇叶、泵叶轮和轴承部件等旋转件时，等于轴承部件等旋转件时，等于1010倍转速的倍转速的“Fmax”Fmax”值值足以捕捉所有的关键信息。足以捕捉所有的关键信息。例如，若运行速度是例如，若运行速度是1000RPM1000RPM，那么，那么“Fmax”Fmax”值被定为值被定为100,000CPM100,000CPM是足够了。是足够了。当振动涉及诸如齿轮，风扇、泵、和滚动轴承
13、等当振动涉及诸如齿轮，风扇、泵、和滚动轴承等子部件时，子部件时，“Fmax”Fmax”值等于值等于3 3倍的子部件数乘以运行倍的子部件数乘以运行速度就足够捕捉关键信息了。速度就足够捕捉关键信息了。例如，一大齿轮被一转速例如，一大齿轮被一转速1000RPM1000RPM、1212齿的小齿的小齿轮驱动，齿轮驱动，“Fmax”Fmax”值为值为360000CPM360000CPM就足够了。就足够了。返返 回回 在许多场合，在许多场合，400400线的分辨率是充足的。然而，线的分辨率是充足的。然而，如果使用大的如果使用大的“Fmax”Fmax”值，这些谱线将在一个大的频值，这些谱线将在一个大的频率范围
14、内展开，在谱线间会留下大的间隙。因此，对率范围内展开，在谱线间会留下大的间隙。因此，对于大的于大的“Fmax”Fmax”值，为避免细节的损失就需要更多的值，为避免细节的损失就需要更多的谱线数。谱线数。b.b.应当使用多少谱线？应当使用多少谱线？然而应引起注意的是使用的线数越多，花费的测然而应引起注意的是使用的线数越多，花费的测量时间越多并且占用仪器的内存就越大。因此我们只量时间越多并且占用仪器的内存就越大。因此我们只在必须的时候使用高的在必须的时候使用高的“Fmax”Fmax”值或高的谱线数。值或高的谱线数。返返 回回c.c.应使用多大叠加百分比应使用多大叠加百分比?叠加数据是重新使用一定百分
15、比的前面测量的波叠加数据是重新使用一定百分比的前面测量的波形来计算一个新的频谱的方法。叠加百分比越高，则形来计算一个新的频谱的方法。叠加百分比越高，则产生一个频谱需要的新数据就越少，频谱的显示因而产生一个频谱需要的新数据就越少，频谱的显示因而更快。更快。50%50%的叠加许多情况下是理想的。的叠加许多情况下是理想的。返返 回回d.d.平均次数平均次数 它决定进行平均的连续频谱的数目。用于平均的它决定进行平均的连续频谱的数目。用于平均的频谱数越大，更多躁声尖峰将被平滑并且更多真实的频谱数越大，更多躁声尖峰将被平滑并且更多真实的频谱峰值会显示出来。频谱峰值会显示出来。然而，然而，“平均次数平均次数
16、”越大，就需要采集更多的数越大，就需要采集更多的数据，并因此为获得平均频谱而花费更多的时间。据，并因此为获得平均频谱而花费更多的时间。“平均次数平均次数”为为4 4对许多情况是足够了。对许多情况是足够了。返返 回回e.e.窗口选择窗口选择 被采集的数据通常不直接用来生成频谱，而是要被采集的数据通常不直接用来生成频谱，而是要预先被修改来弥补预先被修改来弥补FFTFFT处理的局限性。数据通常通过处理的局限性。数据通常通过与修正窗函数相乘得到改善，这能阻止谱线间的泄漏。与修正窗函数相乘得到改善，这能阻止谱线间的泄漏。“窗类型窗类型”决定使用哪种窗，通常使用决定使用哪种窗，通常使用“汉宁窗汉宁窗”。若使用。若使用“矩形窗矩形窗”数据结果将不会得到改善。数据结果将不会得到改善。返返 回回f.f.振幅幅值振幅幅值选择合适的量程范围选择合适的量程范围 许多情况，许多情况，“幅值刻度幅值刻度”是线性的。如果使用线是线性的。如果使用线性幅值刻度，那么性幅值刻度，那么“vDBvDB参考值参考值”、“对数范围对数范围”是是无关紧要的（不需要设定）。无关紧要的（不需要设定）。通常，通常，“最大振动速度最大振动速度”应当设成应当设成“自动自动”以便以便仪器能自动选择理想的幅值刻度，从而使频谱峰值仪器能自动选择理想的幅值刻度，从而使频谱峰值清晰可见。清晰可见。返返 回回问题？