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机械振动的测量.pdf

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机械振动的测量.pdf

机械振动的测量 1 机械振动的测量 振动: 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 定时间的往复机械运动即振动。 ⚫机械振动现象普遍。 ⚫机械设备运动时,都存在不同程度的振动。 有害: ➢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, ➢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。 2 机械振动的测量 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 工作的。 3 机械振动的测量 ⚫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 动设计; ⚫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。 振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要 4 机械振动的测量 振动给料机 水泥回转窑 5 §1 概述 一、振动的类型 1、按振动的规律分类 (1)稳态振动(确定性振动) 一般分为以下几种:  正弦周期振动(简谐振动)  周期振动   复杂周期振动(非简谐振动) 稳态振动   准周期振动 非周期振动  瞬态振动   6 §1 概述 一、振动的类型 1、按振动的规律分类 (2)随机振动 一般分为以下几种:  各态历经振动  平稳随机振动   随机振动 非各态历经振动    非平稳随机振动 7 一、振动的类型 2、按振动的原因分类 (1)自由振动 (2)受迫振动 3、按振动系统的自由度数目分类 (1)单自由度振动 (2)两自由度、多自由度系统振动 8 一、振动的类型 振动的基本参数 幅值、频率、相位 称为振动三要素。只要测定这3 个 要素,也就决定了整个振动运 动. ➢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; ➢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; ➢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。 9 一、振动的类型 振动的基本参数 幅值、频率、相位 y Asin(t+) dy v Acos(t+) dt dv 2 a −Asin(t+) dt ➢ 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。 ➢ 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。 10 二、振动的测试内容及测量方法 测试的内容包括两方面: (1)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 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。 (2)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、 响应和模态等。 振动的测量方法:机械法、电测法、光测法。 11 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, 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。 ➢ 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 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。 12 §2 常用测振传感器 测振传感器的种类很多。 (1)按测振参数 位移传感器、速度传感器、加速度传感器。 (2)按传感器与被测物位置关系 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; 非接触式:电容式、电涡流式和光学式等。 (3)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。 13 §2 常用测振传感器 相对式测振 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。 绝对式测振 传感器固定在被测物体上,以大地为参考基准,测量物体相 对于大地的绝对振动, 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、 压电式加速度传感器等, 这类传感器在振动测量使用普遍。 14 §2 常用测振传感器 一、绝对式测振传感器原理 x(t)为被测物体振动位移; y(t)为惯性质量块的振动位移; z(t)为壳体相对惯性质量块的振动位移; m为质量块质量; k 为支撑质量块的弹簧刚度; c为阻尼系数。 力学模型 则惯性质量块的动力方程式可写成: 2 dy dz m +c +kz0 dt dt z(t)y(t)−x(t) 15 §2 常用测振传感器 一、绝对式测振传感器原理 2 dy dz m +c +kz0 2 dt dt z(t)y(t)−x(t) 2 2 dz dz dx m+c +kz−m 2 2 力学模型 dt dt dt k c 设  , 2 n n m m 2 2 dz dz2 dx +2+z− 2 n n 2 dt dt dt 16 2 2 dz dz2 dx 一、绝对式测振传感器原理 +2 +z− 2 n n 2 dt dt dt 设 x(t) xsint m dx 2 dx 2 x cost −x sint dt m

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