机械振动测量分析课件.ppt
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1、12l机械振动现象普遍。机械振动现象普遍。l机械设备运动时,都存在不同程度的振动。机械设备运动时,都存在不同程度的振动。有害:有害:大多数情况,破坏机器的正常工作,降低机器、设备的使大多数情况,破坏机器的正常工作,降低机器、设备的使用寿命,用寿命,机械振动还能直接或问接地产生噪声,恶化环境和劳动条机械振动还能直接或问接地产生噪声,恶化环境和劳动条件,危害人们的健康。件,危害人们的健康。振动:振动:物质运动的一种形式,当某物体受到外力作用,物质运动的一种形式,当某物体受到外力作用,就会在其平衡位置周围作往复运动,这种每隔一就会在其平衡位置周围作往复运动,这种每隔一定时间的往复机械运动即振动。定时
2、间的往复机械运动即振动。3有利:有利:振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行振动输送机、清洗机、脱水机等就是利用振动的原理进行工作的。工作的。4l现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求,设计机现代机电产品、设备提出了低振动和低噪声要求,设计机械结构要求有高的抗振性能,要进行必要的振动分析和振械结构要求有高的抗振性能,要进行必要的振动分析和振动设计;动设计;l为了保证大型机电设备正常、有效的运行,必须对其振动为了保证大型机电设备正常、有效的运行,必须对其振动信息进行监测、故障诊断。信息进行监测、故障诊断。振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要振动的测试在生产和科研等各方面都十分
3、重要5振动给料机振动给料机水泥回转窑水泥回转窑6 周期振动周期振动非周期振动非周期振动瞬态振动瞬态振动稳态振动稳态振动复杂周期振动复杂周期振动( (非简谐振动非简谐振动) )准周期振动准周期振动正弦周期振动正弦周期振动( (简谐振动简谐振动) )1 1 概述概述 一、振动的类型一、振动的类型1 1、按振动的规律分类、按振动的规律分类一般分为以下几种:一般分为以下几种:7随机振动随机振动非平稳随机振动非平稳随机振动平稳随机振动平稳随机振动各态历经振动各态历经振动非各态历经振动非各态历经振动1 1 概述概述 一、振动的类型一、振动的类型1 1、按振动的规律分类、按振动的规律分类一般分为以下几种:一
4、般分为以下几种:8一、振动的类型一、振动的类型2 2、按振动的原因分类、按振动的原因分类3 3、按振动系统的自由度数目分类、按振动系统的自由度数目分类 9一、振动的类型一、振动的类型振动的基本参数振动的基本参数 称为振动三要素。只要测定这称为振动三要素。只要测定这3 3 个个要素,也就决定了整个振动运要素,也就决定了整个振动运动动幅值:反映振动强、弱程度,可以用振动的峰值、平均幅值:反映振动强、弱程度,可以用振动的峰值、平均值、有效值来描述;值、有效值来描述;通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小,从通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小,从而可以寻找振源;而可以寻找振源;利用相位
5、关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件利用相位关系可确定共振点、进行振型测量以及旋转件的平衡、有源振动的控制等。的平衡、有源振动的控制等。10一、振动的类型一、振动的类型振动的基本参数振动的基本参数 )tsin(Ay )tcos(Adtdyv )tsin(Adtdva2 简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率简谐振动的位移、速度、加速度的振动形式和振动频率都是一样的,只是三者的相位和幅值不同。都是一样的,只是三者的相位和幅值不同。 由此可得,任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个由此可得,任何一个简谐振动都可以三者中的任意一个量与时间关系来表征。量与时间关系来表征。11(1)(1)
6、测量机械设备或结构工作状态下的振动测量机械设备或结构工作状态下的振动如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数,了解如测量振动位移、速度、加速度、频率和相位等参数,了解被测对象的振动状态、寻找振源,以及进行监测、分析、诊被测对象的振动状态、寻找振源,以及进行监测、分析、诊断和预测。断和预测。(2)(2)测量机械设备或结构动态特性测量机械设备或结构动态特性施加某种激励,测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度、施加某种激励,测量其受迫振动测量固有频率、限尼、刚度、响应和模态等。响应和模态等。振动的测量方法:振动的测量方法:机械法、电测法、光测法。机械法、电测法、光测法。二、振动的测试内容及测量
7、方法二、振动的测试内容及测量方法测试的内容包括两方面:测试的内容包括两方面:12三、振动测试系统的构成三、振动测试系统的构成被测对象在激振力的作用下产生受迫振动,测振传感器测出振动力学参量,被测对象在激振力的作用下产生受迫振动,测振传感器测出振动力学参量,通过振动分析(时域中的相关技术,频域中的功率谱分析)以及计算机数通过振动分析(时域中的相关技术,频域中的功率谱分析)以及计算机数字处理技术,检测出有用的信息。字处理技术,检测出有用的信息。工程上,振动的测试主要讨论的是系统的传输特性,尤其是频率响应特性。工程上,振动的测试主要讨论的是系统的传输特性,尤其是频率响应特性。通过测试的数据,推估出系
8、统的动态特性参数。通过测试的数据,推估出系统的动态特性参数。而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性,整个系统的而组成测试系统的任何一个环节都有其固有的频率响应特性,整个系统的特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置,对测试结果有一特性是由各个环节串联而成的。因此正确选用测试装置,对测试结果有一定的影响。定的影响。132 常用测振传感器常用测振传感器 测振传感器的种类很多。测振传感器的种类很多。(1 1)按测振参数)按测振参数 位移传感器、速度传感器、加速度传感器。位移传感器、速度传感器、加速度传感器。(2 2)按传感器与被测物位置关系)按传感器与被测物位置关系 接触式传感
9、器、非接触式传感器。接触式传感器、非接触式传感器。 接触式:电阻应变式、电感式、压电式、磁电式;接触式:电阻应变式、电感式、压电式、磁电式; 非接触式:电容式、电涡流式和光学式等。非接触式:电容式、电涡流式和光学式等。(3 3)按测试参考坐标)按测试参考坐标 相对式测振传感器、绝对式(惯性式)测振传感器。相对式测振传感器、绝对式(惯性式)测振传感器。142 常用测振传感器常用测振传感器 传感器设置在被测物体外的静止基准上,测量振动物体相对传感器设置在被测物体外的静止基准上,测量振动物体相对 于基准点的相对振动。于基准点的相对振动。传感器固定在被测物体上,以大地为参考基准,测量物体相传感器固定在
10、被测物体上,以大地为参考基准,测量物体相对于大地的绝对振动,对于大地的绝对振动, 因此传感器又称为惯性式测振传感器,如因此传感器又称为惯性式测振传感器,如 惯性式位移传感器、惯性式位移传感器、 压电式加速度传感器等,压电式加速度传感器等, 这类传感器在振动测量使用普遍。这类传感器在振动测量使用普遍。152 常用测振传感器常用测振传感器 一、绝对式测振传感器原理一、绝对式测振传感器原理x(t)x(t)为被测物体振动位移;为被测物体振动位移;y(t)y(t)为惯性质量块的振动位移;为惯性质量块的振动位移;z(t)z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移;为壳体相对惯性质量块的振动位移;m m为质量块
11、质量;为质量块质量;k k 为支撑质量块的弹簧刚度;为支撑质量块的弹簧刚度;c c为阻尼系数。为阻尼系数。则惯性质量块的动力方程式可写成则惯性质量块的动力方程式可写成: : 力学模型力学模型02 kzdtdzcdtydm)()()(txtytz 162 常用测振传感器常用测振传感器 一、绝对式测振传感器原理一、绝对式测振传感器原理力学模型力学模型022 kzdtdzcdtydm)()()(txtytz 2222dtxdmkzdtdzcdtzdm 设设 nnmcmk 2 , 222222dtxdzdtdzdtzdnn 17一、绝对式测振传感器原理一、绝对式测振传感器原理设设 222222dtxd
12、zdtdzdtzdnn txtxm sin)( txdtdxm cos txdtxdm sin222 txzdtdzdtzdmnn sin22222 解方程解方程 )sin()/2()/(1 )/()(2222 txtzznnmn2222)/2()/(1 )/(nnmnmxz 21)/(1)/(2tannn 惯性系统阻尼比;惯性系统阻尼比;惯性系统的固有角频率。惯性系统的固有角频率。18一、绝对式测振传感器原理一、绝对式测振传感器原理1 1、测振幅、测振幅当测振传感器的输出量当测振传感器的输出量z正确感受和反映的是被测体振动的正确感受和反映的是被测体振动的振幅量振幅量xm时,时,幅频特性:幅频
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