北测 北测

机械振动与信号

发布时间:2021年12月25日 浏览数:6 文章出自:北测实验室

一般所进行的振动测量大致有以下两方面的内容:

振动基本参数的测量,测量振动构件上某点的位移、速度、加速度、频率和相位,用于识别该构件的运动状态是否正常。

结构和部件的动态特性测量,这种测量方式以某种激振力作用在被测体上,使被测件产生受迫振动,测量输入(激振力)和输出(被测体振动响应),从而确定被测体的固有频率、振型等动态参数。

一、机械振动的分类

1、按振动规律分类

这种分类,主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。

机械振动




周期振动 简谐振动(振动波形为单一的正弦波) 简谐振动.png
周期振动(振动波形为多条正弦波的叠加) 周期振动.png
非周期振动 准周期振动(信号经过处理后,可以变换为周期振动) 准周期振动.png
过渡振动(单发的一次性振动) 过渡振动.png



平稳随机振动 窄频带随机振动(受频带限制的随机振动) 窄频带随机振动.png
宽频带随机振动(白噪声) 宽频带随机振动.png
不平稳随机振动(特殊的随机振动) 不平稳随机振动.png

2、按振动的动力学特征分类

a. 自由振动与固有频率

b. 强迫振动和共振

物体在持续的周期变化的外力作用下产生的振动叫强迫振动,如不平衡、不对中所引起的振动。

c. 自激振动

自激振动是在没有外力作用下,只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动,如油膜振荡、喘振等。自激振动是一种比较危险的振动。设备一旦发生自激振动,常常使设备运行失去稳定性。比较规范的定义是:在非线性机械系统内,由非振荡能量转变为振荡激励所产生的振动称为自激振动。

自激振动有如下特点:

随机性。因为能引发自激振动的激励(大于阻尼力的失稳力)一般都是偶然因素引起的,没有一定规律可循。

振动系统非线性特征较强,即系统存在非线性阻尼、元件(如油膜的粘温特性,材料内摩擦)、非线性刚度元件(柔性转子、结构松动等)才足以引发自激振动,使振动系统所具有的非周期能量转为系统振动能量。

自激振动频率与转速不成比例,一般低于转子工作频率,与转子第一临界转速相符合。只是需要注意,由于系统的非线性,系统固有频率会有一些变化。

转轴存在异步涡动。

振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分,而稳态时,波形是规则的周期振动,这是由于共振频率的振值远大于非线性影响因素所致;与一般强迫振动近似的正弦波(与强迫振动激励源的频率相同)有区别。

自由振动、强迫振动、自激振动这三种振动在设备故障诊断中有各自的主要使用领域:

对于结构件,因局部裂纹、紧固松动等原因导致结构件的特性参数发生改变的故障,多利用脉冲力所激励的自由振动来检测,测定构件的固有频率、阻尼系数等参数的变化。

对于减速箱、电动机、低速旋转设备等机械故障,主要以强迫振动为特征,通过对强迫振动的频率成分、振幅变化等特征参数分析,来鉴别故障。

对于高速旋转设备以及能被工艺流体所激励的设备,除了需要监测强迫振动的特征参数外,还需监测自激振动的特征参数。

3、按振动频率分类

按振动频率分类,可分为:低频振动 (f<10Hz)、中频振动 (f=10~1000Hz)、高频振动 (f>1000Hz)。

在低频范围,主要测量的振幅是位移量。这是因为在低频范围造成破坏的主要因素是应力的强度,位移量是与应变、应力直接相关的参数。

在中频范围,主要测量的振幅是速度量。这是因为振动部件的疲劳进程与振动速度成正比,振动能量与振动速度的平方成正比。在这个范围内,零件的疲劳破坏为主要表现,如点蚀、剥落等。

在高频范围,主要测量的振幅是加速度。它表征振动部件所受冲击力的强度。冲击力的大小与冲击的频率与加速度值正相关。

二、振动信号的描述

构成一个确定性振动有3个基本要素,即振幅s,频率f(或ω) 和相位φ。即使在非确定性振动中,有时也包含有确定性振动。振幅、频率、相位,这是振动诊断中经常用到的三个最基本的概念。 简谐振动可以用下面函数式表示:

振动测试.jpg

简谐振动的时域图像

速度比位移的相位超前90º,加速度比位移的相位超前180º,比速度超前90º。必须特别说明的是,一个与振动幅值有关的物理量即速度有效值Vrms,亦称速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。因为它最能反映振动的烈度,所以又称振动烈度指标。

振动物体(或质点)每秒钟振动的次数称为频率,用f  表示,单位为Hz。振动频率在数值上等于周期T 的倒数,即:

振动测试.jpg

式中,T 为周期,即质点再现相同振动的最小时间间隔(s或ms)。频率还可以用角频率ω 来表示,即:

振动测试.jpg

相位由转角 ωt 与初相角 φ 两部分组成

振动测试.jpg

振动信号的相位,表示振动质点的相对位置。不同振动源产生的振动信号都有各自的相位。由几个谐波分量叠加而成的复杂波形,即使各谐波分量的振幅不变,仅改变相位角,也会使波形发生很大变化,甚至变得面目全非。

相位测量分析在故障诊断中亦有相当重要的地位,一般用于谐波分析,动平衡测量,识别振动类型和共振点等许多方面。

三、设备状态信号的物理表现

从根本上讲,所有设备的作用都是能量转换与传递,设备状态愈好,转换与传递过程中的附加能量损耗愈小。随着设备的劣化,附加能量损耗快速地增大。附加能量损耗中包括的各种物理量构成设备的状态信息中的重要部分。

以传递力和运动的设备,如齿轮箱、轧钢机、切削、挤压设备等,附加能量损耗的初始形式也以力和运动表现出来,这就是振动、摩擦。附加能量损耗的二次形式是发热,由此将损耗的能量散发出去。

设备状态信息中主要的物理量是力和运动,它也有多种形式,包含作功的力、作功的运动(位移、速度等)、损耗的力和运动,以振动及摩擦热的形式表现。

NTEK北测验证,专业第三方可靠性检测机构,作为国家级高新技术企业、新型材料及电子产品综合公共测试平台,是中国第三方检测认证服务的开拓者,也是国内最早从事商品检验、鉴定、测试、认证等服务的专业机构之一,独立第三检测、测试、认证机构,多种检测设备,资深测试、认证工程师,为客户提供一站式检测、测试、认证服务。

了解相关详情或检测认证咨询,请点击☞在线咨询☜,或拨打☞13923764905☜咨询工程师

相关问答 more +

消防类产品可靠性测试

消防产品是指专门用于火灾预防、灭火救援和火灾防护、避难、逃生的产品。应该做的可靠性测试包括环境类的高温、低温、恒定湿热、交变湿热、恒温恒湿、低气压试验、盐雾测试;机械类的振动、冲击、挤压等测试。

盐雾试验是做什么测试

盐雾测试是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为两大类,一类为天然环境暴露试验,另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱,在其容积空间内用人工的方法,造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。

北测检测参与拟定的《便携式交直流储能电源技术规范》团体标准已实施

近日,由中国赛宝实验室牵头编制,广东省产品认证服务协会立项归口,国内近8家行业相关认证机构、检测实验室、知名生产企业参与制定的《便携式交直流储能电源技术规范》团体标准(T/GDC 185—2022)正式发布,自2022年9月1日开始实施,本标准适用于具有交直流输出功能,并且内置可充电电池的便携式储能电源。标准规定了便携式交直流储能电源的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮

臭氧老化测试基础知识

臭氧(O₃)在常温常压下是一种淡蓝色腥臭味的气体,就有极强的氧化能力。臭氧对除金和铂以外的几乎所有金属都有腐蚀作用,对非金属材料也有强烈的腐蚀作用,尤其对橡胶老化效果最为明显。

切片分析及其应用

切片分析技术在PCB/PCBA、零部件等制造行业中是最重要的分析方法之一,通常被用作品质判定和品质异常分析,作为客观检查、研究与判断的根据。

高分子材料老化试验方法

老化试验主要是指针对橡胶、塑料产品、电器绝缘材料及其他材料进行的热氧老化试验;或者针对电子零配件、塑化产品的换气老化试验。老化试验又分为温度老化、阳光辐照老化、加载老化等等。

676404727
13923764905

微信关注

微信关注