第5讲振动监测技术.pptVIP

第2章 故障诊断振动监测技术 2.1　振动理论基础 2.2　振动测试技术概述 2.3　振动信号予处理 机械故障诊断学 Anhui University of Technology Anhui University of Technology 2.1　振动理论基础 一、 振动基本概念 １、振动 物体围绕平衡位置做往复运动 　　机械振动 机器设备由零件和基础组成一个弹性系统，某些原因或条件引起这些物体在其平衡位置附近做微小的往复运动，这种每隔一定 时间的往复机械运动称为机械振动 　　 系统 即研究对象，一部机器，或一种结构 　　激励或输入 外界对系统的作用或机器自身运动产生的力　　 　　响应或输出 机器在激励下产生的动态行为 　　振动诊断 对正运行或非工作状态的系统给以激励，测出响应，对数据处理后，与事先制定的某些标准比较，进而判断系统内部结构的破坏、裂纹、磨损、松脱、老化等各种影响正常运转的故障。 　　振动是机器运行伴生现象，它包含着丰富的机器运行状态的信息。一般地，随着故障的出现和发展，机器的振动都会发生明显的变化。在正常运行状态下，只有某种形式的较低量级的振动的机器，当其运行状态发生变化时，必然会 Anhui University of Technology 2.1　振动理论基础 产生额外的振动或使振动加剧，振级增大，且各类故障与振动现象的变化之间常有比较明显的对应关系，其特征易于识别，因此大部分机械设备都可采用测量振动来进行状态监测和故障诊断。 振动诊断的应用 大部分机器都适合于采用测量振动来进行状态检测和故障诊断，如轴承、齿轮、旋转机械、建筑等； 振动是随着振动的产生程度逐步升级，可根据振动等级的变化曲线来判断设备的趋势，做出相应决策。 许多故障因振动引起，可根据已知的输出和系统参数（如刚度、质量、阻尼等）确定输入，判断环境特性，寻找振源所在。 　振动波形特征值：振幅、频率、相位（三要素） 　研究对象：主要研究破坏性振动，有用振动像振动筛、打桩机等不在研究范围之内。 Anhui University of Technology 2.1　振动理论基础 ２、振动的原因和危害 （1）原因 零件间的滚动或摩擦； 回转往复件的不平衡力； 旋转机件或部件的不对中、不对称； 其它如设备制造误差、运动件间的间隙等； 微小振动与其它件产生共振也会成为主要振源。 （2）危害 加剧机件磨损； 降低使用寿命和可靠度、如火车断轴； 给机器附加载荷及疲劳破坏，如地震倒屋，地基松动； 失去正常工作状态，如机床丧失精度； 部件未坏但出现次品，如轧钢因辊振，张力波动出废品。 Anhui University of Technology 2.1　振动理论基础 二、振动及其信号的分类 1、确定性振动 可用函数表示，比较明确 周期振动 　可分为简谐振动（单一正弦波）和复杂周期振动（正弦波叠加） 非周期振动 可分为准周期振动（经处理可转为周期振动） 　　和瞬态振动（单发的一次性） 2、随机振动 不确定性但有统计规律。波形在无限长的时间内不会重复的信号为随机信号。随机信号是大量脉冲信号的集合，其幅值、波形、峰值出现的时刻均是随机的。随机信号又分为平稳随机信号（各态历经及非各态历经）和非平稳随机信号（瞬时信号等）。对时间恒定 平稳随机振动 　统计特性(如均方值等）有规律。 　　　　窄频带～ （受频带限制的随机振动） 　　　　宽频带～ （白噪声） 非平稳随机振动 特殊振动 幅值不随时间变化（或变化很缓慢）的信号称为（准）静态信号。动态信号可分为用确定的时间函数来表达的确定性信号和不能用时间函数来描述的随机信号。工程上所遇到的大多数是动态信号，且同时含有各种信号成分，总体而言是一种随机信号。 Anhui University of Technology 2.1　振动理论基础 三、振动系统的力学模型 分析振动特性的步骤： 将实际机械系统简化为力学模型 计算或测定系统的动态特性参数 根据力学模型查表或建立系统振动运动方程，求出所需振动特性及有关参数。机械系统的振动量（x、v、a）、频率、相位及频谱等基本参数有主要影响因素： （1）系统本身的动态特性----质量、惯性（转动惯量）、刚度、阻尼； （2）系统工作条件及外部激励。 对于简化，指机器或系统不可能完全按实际情况来研究，所以略去次要因素、次要矛盾，但动态特性要求原状等效。 机器或系统产生振动，有质量和弹性决定，而阻尼会使振动得到抑制，没有阻尼，振动会越来越大，马上