《振动测试基础》PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,振 动 测 试,的,基 础 知 识,2024/10/7,1,振 动 的 时 域 波 形,名 称 波 形 名 称 波 形,2024/10/7,2,复杂振动的幅值参数,各幅值参数随时间变化，,彼此间无确定关系,.,正峰值,负峰值,峰峰值,x,r,ms,2024/10/7,3,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。,单位为,米/秒平方,（,m/s,2,）,2024/10/7,4,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,。,2024/10/7,5,时间域 频率域,FFT,IFFT,2024/10/7,6,各种振动的频谱图,名称 波 形 频 谱 名称 波 形 频 谱,2024/10/7,7,系统对激励的响应,自激振动,(机械)系统,单自由度 多自由度,强迫振动,自由振动,反馈机制,持续激励,初始激励,恒定能源,激 励,响 应,2024/10/7,8,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,2024/10/7,9,多自由度振动系统,图中数字为系统的自由度数,5,3,2,2,6,2024/10/7,10,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,。,初始位移初始速度,a,无阻尼,b,小阻尼,c,临界阻尼,d,大阻尼,2024/10/7,11,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,2024/10/7,12,三自由度系统的模态举例,第二阶模态,第三阶模态,第一阶模态,振型是各自由度坐标的比例值。振型具有正交性。,2024/10/7,13,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,2024/10/7,14,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，是为该阶共振状态。,共振峰大小决定于该阶阻尼值和激励的位置。,作用在某阶节点上的激励力，不能激起该阶振动,。,多自由度系统的强迫振动,2024/10/7,15,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,2024/10/7,16,磁电速度传感器,接收形式：惯性式,变换形式：磁电效应,典型频率范围：,10,Hz1000Hz,典型线性范围：,02,mm/s,典型灵敏度：,20,mV/mm/s,测量非转动部件的,绝对振动,的速度。,不适于测量,瞬态振动,和很快的,变速过程,。,输出阻抗低，抗干扰力强。,传感器质量较大，对小型对象有影响。,在传感器固有频率附近有较大的相移。,2024/10/7,17,典型的磁电速度传感器及其特性,2024/10/7,18,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：,0.2,Hz10kHz,线性范围和灵敏度随各种不同型号可在很大范围内变化。,测量非转动部件的,绝对振动,的加速度。,适应,高频振动,和,瞬态振动,的测量。,传感器质量小，可测很高振级。,现场测量要注意电磁场、声场和接地回路的干扰。,2024/10/7,19,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 中心压缩型,预压簧片,三角柱,2024/10/7,20,压电加速度传感器的典型特性,预紧环,底座,质量块,出线口,晶体片,2024/10/7,21,涡流位移传感器,非接触测量,，特别适合测量转轴和其他小型对象的相对位移。,有,零频率响应,，,可测静态位移和轴承油膜厚度。,灵敏度与被测对象的电导率和导磁率有关,。,相移很小。,接收形式：相对式,变换形式：电涡流,典型频率范围：,020,kHz,典型线性范围：,02,mm,典型灵敏度：,8.0,V/mm,(,对象为钢),2024/10/7,22,涡流位移传感器,及前置器,2024/10/7,23,涡流传感器的工作原理,输出电压,u,正比于间隙,d,且于测量对象的材质有关,2024/10/7,24,涡流位移传感器的典型特性,传感器与转轴之间的间隙,前置器输出电压（直流伏）,2024/10/7,25,轴承振动的测点布置,2024/10/7,26,轴振动的测点布置,2024/10/7,27,轴承振动与轴振动的比较,2024/10/7,28,基频是转速频率。,基频分量的幅值和转子的,不平衡大小,有关。,基频分量的相位和,不平衡在转子上的方位,有直接对应关系。,旋转机械振动的基频分量的幅值和相位的测量,2024/10/7,29,键相与相位参考脉冲,在转子上布置键相标记,K,，,在轴承座上布置键相传感器,K,（光电式或涡流式）,，,其输出为相位参考脉冲。,参考脉冲是测量相位的基准。,参考脉冲也可用于测量转子的转速。,K,K,1转,t,参考脉冲,2024/10/7,30,振动相位与转子转角的关系,从参考脉冲到第一个正峰值的转角,定义振动相位。,振动相位与转子的转动角度一一对应。在平衡和故障诊断中有重要作用。,振动信号,参考脉冲,2024/10/7,31,波形图,(,Wave),时间域内的振动波形,频谱图,(,Spectrum),组成振动的各谐波成分,轴心轨迹,(,Orbit),转轴中心的振动轨迹，由水平和铅垂两方向波形合成,旋转机械的振动图示,(定转速),2024/10/7,32,波形图、频谱图及轴心轨迹,2024/10/7,33,轴心轨迹的测定,轴心轨迹,(,Orbit),是诊断旋转机械故障的有力工具。,轴心轨迹可用基频检测仪和示波器得到，也可以用计算机完成。,2024/10/7,34,轴心轨迹阵,波德图与极坐标图,(,Bode&Polar Plot),升（降）速时，基频幅值和相位的变化,三维频谱图,(,Cascade,Waterfall),坎贝尔图,(,Campber),各转速下的频谱图的另一种表示,轴心位置,判定,轴颈静态工作点,和,油膜厚度,旋转机械的振动图示,(变转速),2024/10/7,35,轴心轨迹阵图,汽轮发电机组一个轴承在不同转速下的轴心轨迹阵,2024/10/7,36,波德图和极坐标图,波德图,(,Bode Plot),和极坐标图,(,Polar Plot),两者所含信息相同，都表示基频振动的幅值和相位随机器转速的变化规律。,2024/10/7,37,三维频谱图是,频谱的集合,。,本图的第三个坐标是,转速,。,本图表明在升、降速过程中振动频谱的变化。,第三坐标也可是时间、工艺参数等。,三维频谱图（谱阵图）,2024/10/7,38,本图的第三个坐标是,时间,(日期)，反映频谱的趋势。,三维频谱图（谱阵图）,2024/10/7,39,机器转速,振动频率,坎贝尔,(,Campber),图,注：圆圈直径代表振动的大小；斜线代表谐波次数。,2024/10/7,40,轴心位置的测定,轴心位置可以用计算机及其外设来绘制。,涡流传感器,的输出信号,动态,部分,静态,部分,轴心,轨迹,轴心,位置,间隙,变化,平均,间隙,2024/10/7,41,轴心位置的变化,汽轮发电机中压缸轴承,升速时轴心位置逐渐升高。,到工作转速时，偏心率为0.66；偏位角32。属正常。,以后数月，轴承基础下沉，导致轴心上浮，偏心率减少，偏位角接近90。,发生了油膜振荡。,监测轴心位置有助于发现机器的故障,。,2024/10/7,42,结 束,2024/10/7,43,