《机械系统工况监测与故障诊断》课程教学课件（讲稿）第5章 振动监测技术

武汉理工大学WUHANUNIVERSITY OFTECHNOLOGY第5章振动监测技术2012-05-08

2012-05-08 第5章 振动监测技术 0

武汉理工大学WUHAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY5.1机械振动基础设备的设计、材料或使用缺陷·例如零件原始制造误差，运动副之间的间隙·零件间的滚动及相互摩擦·回转机件中产生的不平衡或冲击等·共振响应2012-05-08

2012-05-08 设备的设计、材料或使用缺陷 • 例如零件原始制造误差 • 运动副之间的间隙 • 零件间的滚动及相互摩擦 • 回转机件中产生的不平衡或冲击等 5.1 机械振动基础 • 共振响应 1

武汉理工大学WUHAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY机械振动的危害·破坏机器的正常工作和原有性能·使机器加速失效、缩短使用寿命·产生噪声，恶化环境和劳动条件，危害人类的健康使机器振动在限定范围之内2012-05-08

2012-05-08 机械振动的危害 • 破坏机器的正常工作和原有性能 • 使机器加速失效、缩短使用寿命 • 产生噪声，恶化环境和劳动条件，危害人类 的健康 使机器振动在限定范围之内 2

武谦理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY研究振动的目的，检查机器运转时的振动特性，以检验产品质量，测定机械系统的动态响应特性，以便确定机器设备承受振动和冲击的能力，并为产品的改进设计提供依据；·分析振动产生的原因，寻找振源，以便有效地采取减振和隔振措施；·对运动中的机器进行故障监控，以避免重大事故。2012-05-08

2012-05-08 研究振动的目的 • 检查机器运转时的振动特性，以检验产品质量； • 测定机械系统的动态响应特性，以便确定机器设备承受振 动和冲击的能力，并为产品的改进设计提供依据； • 分析振动产生的原因，寻找振源，以便有效地采取减振和 隔振措施； • 对运动中的机器进行故障监控，以避免重大事故。 3

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY振动研究机械系统激励响应振动分析：已知激励条件和系统的振动特性，欲求系统的响应；系统识别：已知系统的激励条件和系统的响应，要确定系统的特性系统动态响应特性测试问题；环境预测：已知系统的振动特性和系统的响应，欲确定系统的激励状态→寻求振源的问题。2012-05-08

2012-05-08 激励 机械系统 响应 振动研究 振动分析：已知激励条件和系统的振动特性，欲求系统的响应； 系统识别：已知系统的激励条件和系统的响应，要确定系统的特 性 系统动态响应特性测试问题； 环境预测：已知系统的振动特性和系统的响应，欲确定系统的激 励状态 寻求振源的问题。 4

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY振动的分类分类名称主要特征与说明系统受初始干扰或外部激振力取消后，系统本身由弹性恢复力和惯性力来维持的振动。当系统无阻尼时，自由振动振动频率为系统的固有频率；当系统存在阻尼时，其振动幅度将逐渐减弱按振动产由于外界持续干扰引起和维持的振动，系统的振动频受迫振动生的率为激振频率原因系统在输入和输出之间具有反馈特性时，在一定条件下，没有外部激振力而由系统本身产生的交变力激发自激振动和维持的一种稳定的周期性振动，其振动频率接近于系统的固有频率，如喘振2012-05-08

2012-05-08 振动的分类 分类 名 称 主要特征与说明 按振 动产 生的 原因 自由振动 系统受初始干扰或外部激振力取消后，系统本身由弹 性恢复力和惯性力来维持的振动。当系统无阻尼时， 振动频率为系统的固有频率；当系统存在阻尼时，其 振动幅度将逐渐减弱 受迫振动 由于外界持续干扰引起和维持的振动，系统的振动频 率为激振频率 自激振动 系统在输入和输出之间具有反馈特性时，在一定条件 下，没有外部激振力而由系统本身产生的交变力激发 和维持的一种稳定的周期性振动，其振动频率接近于 系统的固有频率，如喘振 5

武溪理工大学喘振WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYNU>流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动。>泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程：流量减小到最小值时出口压力会突然下降，管道内压力反而高于出口压力，于是被输送介质倒流回机内，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止；当管道中的压力恢复到原来的压力时，流量再次减少，管道中介质又产生倒流，如此周而复始。>喘振的产生与流体机械和管道的特性有关，管道系统的容量越大，则喘振越强，频率越低。流体机械的喘振会破坏机器内部介质的流动规律性，产生机械噪声，引起工作部件的强烈振动，加速轴承和密封的损坏。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时，还会造成严重后果。>为防止喘振，必须使流体机械在喘振区之外运转，2012-05-08

2012-05-08  流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出 的激励作用而发生的机械振动。  泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程：流量减小到最小值时出口压力 会突然下降，管道内压力反而高于出口压力，于是被输送介质倒流回机内， 直到出口压力升高重新向管道输送介质为止；当管道中的压力恢复到原来 的压力时，流量再次减少，管道中介质又产生倒流，如此周而复始。  喘振的产生与流体机械和管道的特性有关，管道系统的容量越大，则喘 振越强，频率越低。  流体机械的喘振会破坏机器内部介质的流动规律性，产生机械噪声，引 起工作部件的强烈振动，加速轴承和密封的损坏。一旦喘振引起管道、机 器及其基础共振时，还会造成严重后果。  为防止喘振，必须使流体机械在喘振区之外运转。 喘 振 6

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY分类名称主要特征与说明单自由度系统振动用一个独立变量就能表示系统振动按系统的自由多自由度系统振动须用多个独立变量表示系统振动度连续弹性体振动须用无限多个独立变量表示系统振动可以用常系数线性微分方程来描述，系统的按系统线性振动惯性力、阻尼力和弹性力分别与振动加速度、结构参速度和位移成正比数的特要用非线性微分方程来描述，即微分方程中性非线性振动出现非线性项2012-05-08

2012-05-08 分类 名 称 主要特征与说明 按系统 的自由 度 单自由度系统振动 用一个独立变量就能表示系统振动 多自由度系统振动 须用多个独立变量表示系统振动 连续弹性体振动 须用无限多个独立变量表示系统振动 按系统 结构参 数的特 性 线性振动 可以用常系数线性微分方程来描述，系统的 惯性力、阻尼力和弹性力分别与振动加速度、 速度和位移成正比 非线性振动 要用非线性微分方程来描述，即微分方程中 出现非线性项 7

武汉理工大学简谐振动WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY（振动波形为单一的正弦波）周期泵动周期扳动（振动波形为多条正弦波的叠加)确定性摄动按振动的规律分准周期报动（信号经过处理后，可以变换成周期振动）0非周期振动报动过渡振动AAw（单发的一次性报动)可窄频带随机报动4（受频带限制的随机摄动）平稳随机振动宽频带随机振动（白噪声）随机报动2012-05-08不平稳随机报动（特殊的随机报动）MAAANP

2012-05-08 按 振 动 的 规 律 分 8

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY5.2简易振动诊断技术简易振动诊断技术的特点：使用各种较简单、易于携带和便于在现场使用的振动诊断仪器及检测仪表；·由设备维护检修人员在生产现场进行：：仅对设备有无故障、严重程度及其发展趋势做出定性初判；·涉及的技术知识和经验比较简单，易于学习和掌握；·需要把采集的故障信号储存建档。2012-05-08

2012-05-08 简易振动诊断技术的特点 • 使用各种较简单、易于携带和便于在现场使用的振动诊断仪 器及检测仪表； • 由设备维护检修人员在生产现场进行； • 仅对设备有无故障、严重程度及其发展趋势做出定性初判； • 涉及的技术知识和经验比较简单，易于学习和掌握； • 需要把采集的故障信号储存建档。 5.2 简易振动诊断技术 9