《振动的基本概念》PPT课件.ppt

振動的基本概念 定義 什麼是振動一個質量塊或是物體對應一個靜止參考點作往復式運動直線往復 線性振動 LinearVibration 旋轉往復 扭轉振動 TorsionalVibration 為正反交替出現 sin波 頻率為週期T之倒數振源大小 遠近距離 經過路徑 2 f 2 T 機器內部缺陷引起的力量造成整部機器的振動 由內往外 振幅 K M 彈簧的彈性係數為K 振動體質量為M 將往復振動投影在單 位圓上即為圓周運動 週期T 1 f 頻率 振動的基本概念 振動描述 如何描述振動頻率 Frequency 單位時間內振動的次數 單位為赫茲 Hertz 振幅 Amplitude 指物體振動時擺動的大小 也就是從平衡點到最大振動量的大小 代表了振動的強度 相位 Phase 是指某一個瞬間振動體上某一位置與另一固定點之相對關係 或是某一個瞬間兩個振動體其位置之相對關係 振動的基本概念 自然頻率 自然頻率一個結構體本身所存在之動態特性與系統剛性平方根成正比 與質量塊平方根成反比 自然頻率通常是振動大到異常之主要原因 給人的感覺最為深刻 共振 Resonance 外力之振動頻率與結構之任一自然振動頻率相同時 結構振動會異常變大 結構系統呈現不穩定狀態 常造成機構損壞振型 ModeShape 結構體各質點在特定自然頻率之實際振動情形下 各質點之相對變形形式 如bendingmode torsionmode 振動的基本概念 共振與振型 振動的基本概念 阻尼 阻尼 阻尼係數 DampingCoefficient 系統內會產生抑制運動的作用力 其大小正比於運動速度 方向和運動的方向相反 此作用力與運動速度之間的比例係數即為阻尼係數 臨界阻尼 Criticaldamping 介於次阻尼1 0之間 阻尼比 Dampingratio 阻尼係數與臨界阻尼係數的比值 振動的基本概念 振動量之物理單位 振動常用的單位振動位移mm mm 10 3mm inch mil 10 3inch 振動速度mm sec cm sec inch sec振動加速度mm sec2 inch sec2 g 9 81m sec2 gal cm sec2 振動的基本概念 物理量轉換 振動位移 速度 加速度間的轉換 振動的基本概念 振動量取值之一 平均值 Average 較為少用均方根值 RMS 可代表振動能量成分Xrms P P值 PeaktoPeak 波形中之最大值與最小值之差 10Hz之位移量常使用Peak值波形中之最大值至平衡點之差值 描述速度振幅分貝 Decibel dB 其中V 量測之物理量Vref 參考之物理量 振動的基本概念 振動量取值之二 振動的基本概念 縱 Y 軸刻度 線性刻度 LinearScale 可凸顯振源所在的位置及大小 適用在峰值大小和背景值相差不大的情況 對數刻度 LogarithmicScale 適用在峰值大小和背景值相差很大的情況 但是刻度不是線性刻度 而是等比級數 dB刻度 DecibelScale 適用在峰值大小和背景值相差很大的情況 且刻度是線性刻度 等差級數 但是確切的量測值需要換算 dB 20 log V Vref 如何選用 凸顯振動特性 振動的基本概念 時域與頻域 時域 TimeDomain 直接表達方式 原始資料 示波器或記錄器 Recorder 使用時域振動波形分析主要是用來輔助診斷 以便了解是否有鬆動 撞擊 葉片斷裂 等現象 或直接測試機構行走衝擊量之大小 頻域 FrequencyDomain FFT轉換 尋找振動原因的利器 大部分物體運轉振動測試的分析方法 時域頻譜分析 CNC車床主軸頭Z方向之振動時域頻譜 藍色為改善後 紅色為改善前 頻率頻譜分析 鏡面加工車床之刀塔上測試之振動頻譜 X方向 加工條件 進給速度15mm min 主軸轉速200rpm 切削深度0 02mm 取樣頻寬200Hz rms 平均20次 可以看出在110Hz附近有一個自然頻率存在 由於切削頻率 200rpm 3 3Hz 的激發 在此自然頻率上產生許多邊頻 sideband 3 3Hz