正弦振動(dòng)與隨機(jī)振動(dòng)狀態(tài)參數(shù)解釋
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?2020-07-13 01:52:52
各種機(jī)器的振動(dòng)信號成分可以簡單地分為三類：正弦振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)及沖擊振動(dòng)。
1. 振幅是表示機(jī)器振動(dòng)嚴(yán)重程度或性能質(zhì)量的重要指標(biāo)。
如果振幅很小就沒有必要去考慮它的頻率成分、相位變化及振型。
對機(jī)器振動(dòng)嚴(yán)重程度的理解是不統(tǒng)一的，有振動(dòng)位移、振動(dòng)速度或振動(dòng)加速度之分。不同行業(yè)制定振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)可能采用位移、速度或加速度。不管采用何種標(biāo)準(zhǔn)，振幅的度量又可分為峰值 (Peak)、峰峰值 (P—P) 或有效值 (RMS) 三種。對于單一頻率的純正弦振動(dòng)，有效值等于峰值的0.707倍。
習(xí)慣上，位移振幅單位為μm，采用峰峰值；速度振幅單位為mm/s，采用有效值；加速度振幅單位mm/s²或g，采用峰值。但也不盡然，例如，著名的GE公司對燃?xì)廨啓C(jī)出廠試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)卻是以軸承座上速度值的峰值為依據(jù)的。因?yàn)檎駝?dòng)位移比較直觀，人們往往在測量出速度振幅后還希望折算到振動(dòng)位移值，它們之間的一個(gè)簡單的換算方法是：式中，Dp-p 是位移的峰峰值，Vrms 是速度幅值的均方根值，f 是正弦振動(dòng)的頻率 (Hz)。例如，振動(dòng)速度的均方根值等于1mm/s，則對應(yīng)的位移峰峰值等于4.5μm。實(shí)際機(jī)器的振動(dòng)絕不可能是單一頻率的正弦振動(dòng)。這種情況下，振動(dòng)的峰值或峰峰值變得十分復(fù)雜，往往在某一個(gè)相等的短時(shí)間間隔內(nèi)，它們不是一個(gè)常值，有時(shí)甚至變化很大。上式換算出來的位移振幅只是一個(gè)當(dāng)量值，并不真實(shí)代表振動(dòng)位移的最大值。有的機(jī)組出廠標(biāo)準(zhǔn)采用位移的真峰峰值，這種情況下，振動(dòng)讀數(shù)會(huì)比按上式的標(biāo)準(zhǔn)高得多。2. 頻率是分析振動(dòng)原因的主要依據(jù)。
不同的振源引起不同頻率的振動(dòng)，這也是為什么頻率分析是振動(dòng)故障分析的主要方法受到特別重視的原因。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)頻率分為同步振動(dòng)和非同步振動(dòng)。同步振動(dòng)的頻率是機(jī)器運(yùn)行轉(zhuǎn)速的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)，典型的同步振動(dòng)有1X，2X，1/2X以及0.43X。
3. 相角實(shí)際機(jī)器振動(dòng)十分復(fù)雜，討論機(jī)器上某一點(diǎn)振動(dòng)的相角是沒有意義的。
只有單一頻率純正弦振動(dòng)才有相角的概念。例如，軸振動(dòng)的工頻分量（與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率）與軸上某一固定標(biāo)志的相位差，轉(zhuǎn)子“高點(diǎn)”就是基于相角測量。所謂“高點(diǎn)”是軸上的某一點(diǎn)（方向），當(dāng)該點(diǎn)轉(zhuǎn)到徑向振動(dòng)位移傳感器的位置時(shí)，振動(dòng)正好是正峰值。通過確定轉(zhuǎn)子上高點(diǎn)的位置，能確定轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)及殘余不平衡量的位置。
4. 機(jī)器振型十分復(fù)雜，即使穩(wěn)定振動(dòng)，其振型也是瞬時(shí)變化的。
模態(tài)分析經(jīng)過參數(shù)識別獲得的是機(jī)器的固有振型。實(shí)際機(jī)器承受一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)頻率，是一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)迫振動(dòng)以及隨機(jī)噪聲的迭加。轉(zhuǎn)軸振型則有實(shí)際意義，在一定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)軸沿軸向的振動(dòng)變形就是轉(zhuǎn)子振型。對于單個(gè)轉(zhuǎn)子而言，經(jīng)過某一階臨界轉(zhuǎn)速，振型發(fā)生變化；對于多跨轉(zhuǎn)子，每隔一定距離放置一組互相垂直的徑向位移傳感器，并利用基準(zhǔn)相位信息就可以獲得轉(zhuǎn)子沿軸向的振動(dòng)形狀，它有助于估計(jì)轉(zhuǎn)子與固定部件之間的間隙以及節(jié)點(diǎn)位置。
隨機(jī)振動(dòng)的狀態(tài)是瞬時(shí)變化不確定的，無法用振幅、頻率和相位振型來描述。任何一個(gè)機(jī)器的實(shí)際振動(dòng)信號中，既有以正弦振動(dòng)為特征的周期振動(dòng)，又有以隨機(jī)振動(dòng)為特征的環(huán)境振動(dòng)和噪聲。描述隨機(jī)振動(dòng)用統(tǒng)計(jì)量均值、均方根值及峭度等。
均值：
均方根值：
峭度 (Kurtosis)：
典型信號的峭度系數(shù)如下表：
表中，d 為脈沖的占空系數(shù)，即脈沖的寬度與重復(fù)周期之比。一般運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、無明顯周期干擾的，其振動(dòng)信號的幅值概率密度函數(shù)接近于正態(tài)分布。因此，峭度系數(shù)應(yīng)為3左右，和振動(dòng)強(qiáng)弱無關(guān)。
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本文標(biāo)簽：振動(dòng)測試
