振动分析 - 振幅

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一、振幅定义

机械设备振幅的表达参数:峰值-峰值、0-峰值、RMS振幅

振幅定义:振幅是机械设备运动状态或设备振动的幅度,是振动强度和能量水平的标志,作为判断机械设备运转状态优劣的重要测量指标。

振幅测量值用于描述振动信号强度、振动量大小的测量表达,不同参数(峰值-峰值、0-峰值、RMS振幅)用于表达所测量机械设备振动信号量,在实际机械设备振动分析时依据实际场景合理选择参数。

1、峰值-峰值

峰值-峰值定义:测量移动机器部位时位移不允许超过一定设定数值,例如:径向和轴向振动和轴向轴位移,用于表示振动信号的全周期振幅范围。数值展现形式用波形图展示内可有效反应出振幅的稳定性、频率特性等,用于评估信号动态范围和稳定性的重要依据。

2、0-峰值

0-峰值定义:0-峰值可用于指示单次或一短时长的动作事件,例如:机械设备振动或短时间冲击,同时用于记录纯谐波(正弦)运动,用于表示瞬间内振动信号的变化,0到最大振幅。

3、RMS振幅

RMS振幅:用于描述振动信号的大小。表示:机械设备振动信号的能量,可以有效消除振动信号的正负性差异,作为一个有效振动强度测量。

RMS振幅计算方式:(1/2 *)√2 * (0-峰值) 或(1/4 *)√2 * (峰值-峰值)

正弦形振幅计算:

RMS值为0-峰值的0.707倍或峰峰值的0.353倍

峰-峰值是RMS值的2.82倍

0-峰值是RMS值的1.414倍

对于正弦形信号,峰-峰值是0峰值的两倍

二、原因及特征

1、机械设备未对齐:

当轴中心线平行但不在一条直线上时(在水平方向或者垂直方向上),会发生平行不对称,当轴在,点处相遇但不平行时,就会发生角度不对中,在水平轴和垂直轴上,组合平行角度不对中是平行和角度不对中的组合,当旋转物体的重心不正好在中心线上时。

2、不平衡

不平衡对转速的变化最敏感(与转速平方成正比)。

3、共振

振动的机械设备,每秒钟完成全振动的次数称为这种振动的频率,单位是赫兹。 振动分为自由振动(无周期性驱动力)和受迫振动(有周期性驱动力)两种类型,物体发生无周期性驱动力的自由振动时,振动的频率是由自身的质量、几何形状、材质等因素决定的,这种振动的频率称为物体的自激振动频率。

4、机械设备松动

机械设备松动主要分为两类:一种是设备结构框架或底座松动,其后果是引起整个机器松动、振动加剧;另一种情况是零件之间正常的配合关系被破坏,造成配合间隙超差而引起的松动,例如滚动轴承的内圈与转轴或外圈与轴承座孔之间的配合,因丧失了配合精度而造成的松动。

5、齿轮损害或磨损

齿轮损害或磨损往往在机械设备运行过程中已对运行中的机械设备造成影响,通过对实时设备监测数据进行分析判断齿轮磨损程度。

时域特征分析:齿轮发生均匀磨损时,会导致齿侧间隙增大,这会破坏正弦波式的啮合波形。磨损引起的高频振动通常在1kHz以上,同时低频啮合的频率成分也会增大。

频域特征分析:在频谱图上,齿面均匀磨损会导致啮合频率及其谐波分量的位置保持不变,但其幅值大小会发生变化,尤其是高次谐波的幅值会相对增大较多。分析时,应观察至少三个谐波的幅值变化。