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第8章 振动测试 第8章 振动测试 振动测试重要性： 许多情况下，机械振动会造成危害。它影响精密仪器 设备的功能；降低加工零件的精度和表面质量；加剧构件 的疲劳破坏和磨损，导致构件损坏造成事故。但也利用振 动来作有益的事情，如钟表、清洗、超声振动切削等。振 动问题在生产实践中一直占有相当重要的地位。因此必须 对机械振动进行观测、分析、研究，而测试始终是一个重 要的、必不可少的手段。 本章学习要求： 1. 了解振动测试的基本原理，常用 的测振传感器和放大电路的应用; 2. 了解振动试验的基本方法. 8.1振动的基础知识 机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结 构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴 随着各种振动。 机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器 性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振 动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振 动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱 水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。 在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动 和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、 诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有 必要进行机械结构的振动分析和振动设计。这些都离不开振动测 试。 振动测试包括两种方式： 一是测量机械或结构在工作状态下的振动，如振 动位移、速度、加速度、频率和相位等，了解被 测对象的振动状态，评定等级和寻找振源，对设 备进行监测、分析、诊断和预测。 二是对机械设备或结构施加某种激励，测量其受 迫振动，以便求得被测对象的振动力学参量或动 态性能，如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和 模态等。 1 振动测试的基本参数 1 振动测试的基本参数 振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参 数，称为振动三要素。 幅值: 幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、 有效值、平均值等不同的方法表示。 频率: 不同的频率成分反映系统内不同的振源。 通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小， 从而寻找振源，采取相应的措施。 相位: 振动信号的相位信息十分重要，如利用相 位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源 振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐 波的相位关系是不可缺少的。 简谐振动是单一频率的振动形式，各种周期运动都 可以用不同频率的简谐运动的组合来表示。简谐振动 的运动规律可用位移函数y (t)描述 () ( ) y t A sin ωt +ϕ 式中A——位移的幅值，mm； ϕ——初始相位角，rad ； 比较式以上三式可见，速度的最大值比位移的最大值导前 ω——振动角频率，1/s, ω＝2 π/T＝2 πf ； 90°，加速度的最大值要比位移最大值导前180°。在位 其中T——振动周期，s； 移、速度和加速度三个参量中，测出其中之一即可利用积 f —— 振动频率，Hz 。 分或微分求出另两个参量。 对应于该简谐振动的速度v 和加速度a 分别为 () dy ( ) v t ωA cos ωt +ϕ dt () dv 2 ( ) 2 a t −ω A sin ωt +ϕ −ω y dt 在振动测量时，应合理选择测量参数，如振动位移是研究 强度和变形的重要依据；振动加速度与作用力或载荷成正 比，是研究动