什么是振动?振动基础知识、测量和传感器实用指南
什么是振动?振动 是 重复(振荡)运动 一个物体的 围绕平衡位置来回移动。
电机外壳轻微晃动风扇引起管道嗡嗡声一座桥在风中摇曳手机发出嗡嗡声(有意振动)所有这些都是振动:随着时间的推移改变方向并重复的运动。
为什么振动很重要(现实世界的影响)振动可以是:
无害/正常 (运转中的电机有一定的振动)恼人的 (噪音、不适)破坏性 (螺栓松动、焊缝破裂、轴承故障、疲劳)在工业系统中,振动是最有用的早期指标之一:
不平衡错位松弛轴承/齿轮问题共振问题关键振动术语(“振动词汇”)1)振幅(振动有多大)幅度描述了 尺寸 议案的。根据您测量的内容,幅度可以是:
排量 (移动多远)— µm、mm速度 (移动速度)— mm/s加速度 (速度变化的速度)— m/s² 或 g2)频率(振荡的速度)频率是 每秒多少个周期,测量于 赫兹。
10 Hz = 每秒 10 个周期较高的频率通常让人感觉“嗡嗡作响”,并且可能与某些故障类型有关。3)Phase(时序关系)相告诉你 什么时候 一个振动信号相对于另一个振动信号达到峰值。它对于诊断不平衡、未对准和多传感器方向性非常有用。
描述振动的 3 种主要方法(位移、速度、加速度)您可以通过以下方式测量振动:
A) 位移最适合: 低频运动和结构运动(缓慢摇摆、低速松动)单位: 微米、毫米
B)速度最适合: 许多旋转机器的整体振动严重程度单位: 毫米/秒(通常为 RMS)
速度在状态监测中很受欢迎,因为它与广泛的许多常见机械问题密切相关。
有关的: 振动速度传感器
C) 加速最适合: 轴承缺陷和撞击等高频事件单位: 米/秒²或克
加速度传感器(加速度计)非常常见,因为它们结构紧凑、宽带且用途广泛。
振动类型(工程师如何分类)1) 自由振动与受迫振动自由振动: 系统在受到干扰后会振动(就像拉动和释放弹簧一样)受迫振动: 连续输入引起振动(电机旋转、齿轮啮合、气流紊流)2) 阻尼振动与无阻尼振动阻尼: 振动逐渐减少(现实系统)无阻尼: 振动永远持续(理想模型)3) 周期性振动与随机振动定期: 可预测地重复(旋转机器)随机的: 不可预测、广谱(湍流、道路振动)4) 共振(“放大器”效应)谐振 当强制频率与系统的固有频率匹配时,就会发生这种情况,导致振动幅度急剧上升。
这就是为什么机器在一种速度下看起来“很好”,但在另一种速度下振动剧烈。
机器振动的常见原因旋转设备(电机、风扇、泵、变速箱)不平衡 (质量不居中)错位 (轴不共线)松弛 (安装座、螺栓、底座、轴承)轴承损坏 (磨损、点蚀)齿轮问题 (牙齿磨损、网格问题)弯轴 或偏心电气问题 (电机电磁力)结构和管道流动引起的振动(空气/液体湍流)支撑薄弱或框架支撑不良管道、管道、面板的共振如何测量振动(实用概述)1) 传感器(最常见)
加速度计 (测量加速度)速度传感器 / 速度传感器 (直接测量振动速度)位移传感器 (涡流探头、LVDT、激光)2) 仪器如何处理信号展示 时间波形 (振动如何随时间变化)计算 有效值/峰值/峰峰值使用转换为频域 快速傅里叶变换 (找到主导频率)预测性维护数周/数月的趋势变化振动单位和常用指标常用单位位移: µm, 毫米速度: 毫米/秒加速度: 米/秒² 或者 克 (1 g ≈ 9.81 m/s²)单位换算: https://quickconver.com/category/length-converter/
常用指标有效值: 整体能量的稳定指标(很常见)顶峰: 捕获最大偏移峰峰值: 常用于位移型测量振动与噪声(它们是相关的,但不相同)振动 是机械运动噪音 是空气中的压力变化振动通常会引起噪音(结构辐射声音),而减少振动通常可以减少噪音。
如何减少振动(高级方法)平衡 旋转部件对齐 轴正确拧紧安装座/提高底座刚度更换磨损的轴承/齿轮添加 减震 材料或隔离器改变运行速度以避免共振重新设计结构(加固、支撑、增加质量、改变固有频率)常见问题:什么是振动?1) 所有振动都是问题吗?不会。许多机器都有正常的基线振动。关键是 趋势变化、异常频率分量或整体严重性上升。
2) 工业中监测振动最简单的方法是什么?一种常见的方法是 加速度计 为振动监视器提供数据,计算 RMS 并随时间变化趋势(通常带有警报)。
3) 为什么工程师如此频繁地使用振动速度(mm/s)?速度通常是旋转机器健康状况的有力综合指标,并广泛用于整体振动严重程度趋势分析。
4)简单来说什么是共振?共振是指系统以其固有频率被“推动”,导致振动变得更大,就像在正确的时间推动秋千一样。