振动常用术语36906.pdf

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1、振动常用术语 1.机械振动 物体相对于平衡位置所作的往复运动称为机械振动。简称振动。例如，机器箱体的颤动、管线的抖动、叶片的摆动等都属于机械振动。振动用基本参数、即所谓 振动三要素”振幅、频率、相位加以描述。3.振幅 3.1 振幅 振幅是物体动态运动或振动的幅度。振幅是振动强度和能量水平的标志，是评判机器运转状态优劣的主要指标。3.2 峰峰值、单峰值、有效值 振幅的量值可以表示为峰峰值（pp）、单峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰与负峰之间的差值；单峰值 是正峰或负峰的最大值；有效值即均方根值。只有在纯正弦波（如简谐振动）的情况下，单峰值等于峰峰

2、值的 1/2，有效值等于 单峰值的 0.707 倍，平均值等于单峰值的 0.637 倍；平均值在振动测量中很少使 用。它们之间的换算关系是：峰峰值=2X单峰值=2X21/2 Xf效值。此换算关系 并无多大的实用价值，只是说明振幅在表示为峰峰值、峰值、有效值时，数值不 同、相差很大。3.3振动位移、振动速度、振动加速度 振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述、度量，三者相互之间 可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中，除特别注明外，习惯上，振动位 移的量值为峰峰值，单位是微米卩 m 或密耳mil;振动速度的量值为有效值，单 位是毫米/秒mm/s或英寸/秒ips;振动加速度的量值是单

3、峰值，单位是重力加 速度回或米/秒平方m/s2，1g=9.81m/s2。可以认为，在低频范围内，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动强度与 速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。因为频率低意味着振动 体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数值相对较小且变 化量更小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小；而频率高，意味 着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及变化量大，因此振动强度 与振动加速度成正比。也可以认为，振动位移具体地反映了间隙的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。在实际应用中，大型旋转机械的振动用振动位移的峰峰

4、值卩 m 表示，用装在轴承 上的非接触式电涡流位移传感器来测量转子轴颈的振动；一般转动设备的振动用 振动速度的有效值mm/s表示，用手持式或装在设备壳体上靠近轴承处的磁电式 速度传感器或压电式加速度传感器（如今主要是加速度传感器）来测量；齿轮和 滚动轴承的振动用振动加速度的单峰值回表示，用加速度传感器来测量。3.4 振动烈度 振动烈度是振动标准中的通用术语，是描述一台机器振动状态的特征量。在我国 及国际振动标准中，几乎都规定振动烈度的度量值为振动速度的有效值。因此，可以认为振动烈度就是振动速度的有效值。所以，在对一般转动设备进行 振动监测时，应测量振动速度的有效值(并要求在靠近轴承位置处的水平

5、、垂直、轴向三个方向上进行测量，取最大值)，因为只有振动烈度才有振动标准可以参 照(大机组不完全如此)，评定机器运转状态的优劣时才能做到有据可依。右图为中石化旋转机械振动标准 SHS 01003-2004关于机器振动烈度的评定等 级表。我国及国际其它振动标准关于机器振动烈度的评定等级也大致如此。例如，ISO 3945 对转速为 60012000 r/min，功率大于 300kW 的大型旋转机械的标准 与此完全相同；德国工程师协会 VDI 2056 标准与此基本相同(低一格)。其中，根据输出功率、机器 一支承系统的刚性等将旋转机械分为如下 4 类：I小型转机，如 15 kW 以下的电机；U安装在

6、刚性基础上的中型转机，功率在 300 kW 以下；川大型转机，机器一支承系统为刚性支承状态；W大型转机，机器一支承系统为挠性支承状态。当支座的固有频率大于转子轴承系统的固有频率时，为刚性支承状态；当支座的 固有频率小于转子轴承系统的固有频率时，为挠性支承状态。振动烈度 Xrms 与振动位移 Xpp、振动加速度 Xp 的换算关系式为：Xrms=(2 n f/(2?21/2)10-3Xpp 2.22?1O3?Xpp?f mm/s Xrms=(21/2/2)/2 n f)9.81?103Xp 1.11?103?Xp/f mm/s 式中，Xpp振动位移峰峰值，卩 m；Xp振动加速度单峰值，g；f主振动

7、的频率，通常取工频，Hz。4.1 频率、周期 频率 f 是物体每秒钟内振动循环的次数，单位是赫兹 Hz。频率是振动特性的标志，是分析振动原因的重要依据。周期 T 是物体完成一个振动过程所需要的时间，单位是秒s。例如一个单摆，它的周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要的时间。频率与周期互为倒数，f=1/T。对旋转机械来说，转子每旋转一周就是完成了一个振动过程，为一个周期，或者 说振动循环变化了一次。因此转速 n、角速度都可以看作频率，称为旋转频率、转速频率、圆频率，或 n、f 不分，都直接简称为频率，它们之间的换算关 系为：f=n/60，3=2nA 2n n/600.1n 其中转速

8、 n 的单位为转/分钟r/mi n，角速度3的单位为弧度/秒rad/s。4.2 倍频、一倍频、二倍频、0.5 倍频、工频、基频、转频 振动频率也可以用转速频率的倍数来表示。倍频就是用转速频率的倍数来表示的振动频率。如果振动频率为机器实际运行转速频率的一倍、二倍、三倍、0.5 倍、0.43 倍、时，则称为一倍频（习惯上又称为 1X，或 1X）、二倍频（2X、2X）、三倍频（3X、3X）、0.5 倍频（0.5X、0.5 X、0.43 倍频（0.43X、0.43 X、等。其中，一倍频，即实际运行转速频率又称为工频、基频、转频，0.5 倍频又称为 半频。例如，某机器的实际运行转速n为6000 r/mi

9、n，那么，转速频率=n/60=6000/60=100Hz，其工频为 100Hz，二倍频为 200Hz，半频为 50Hz。4.3 通频振动、选频振动 通频振动是原始的、未经傅里叶变换分解处理的、由各频率振动分量相互迭加后 的总振动。其振动波形是复杂的波形。选频振动是从通频振动中所分解出来的、振动波形是单一正弦波的、某一选定频 率的振动（如工频、0.5 倍频、二倍频、）。4.4 故障特征频率 各种不同类型的故障所引起的振动都有各自的特征频率。例如，转子不平衡的振 动频率是工频，齿式联轴器（带中间齿套）不对中的振动频率是二倍频，油膜涡 动的振动频率是 0.5 倍频（实际上要小一点），等等。由各频率成

10、分的幅值大小和 分布情况，从中查找出发生了异常变化的频率，再联系故障特征频率探索构成振 动激振力的来源，是判别振动故障类型通常采用的诊断方法。但是反过来，某种振动频率又和多种类型的故障有关联。例如，动不平衡的特征 频率是工频，但不能说工频高就是发生了动不平衡，因为某些轴承及不对中等故 障的振动频率也是工频。因此，频率和振动故障的对应关系并不是唯一的。为了 得到正确的诊断结论，需要对各种振动信息进行综合分析。常见的故障特征频率及相应的故障类型，简要介绍如下：工频 工频成分在所有情况下都存在，工频幅值几乎总是最大，应该在其发生异常增大 的情况下才视为故障特征频率。工频所对应的故障类型相对较多。多数

11、（60%以上）为不平衡故障，如转子发 生机械损伤脱落（断叶片、叶轮破裂等）、结垢、初始不平衡，以及轴弯曲等；同时，相当数量（接近 40%）为轴承偏心类故障，如间隙过大、轴承合金磨损、轴颈与轴承偏心、轴承座刚度差异过大等；此外，还有刚性联轴器的角度（端面）不对中；支座、壳体、基础的松动、变形、裂缝等支承刚度异常引起的振动或共 振；运行转速接近临界转速；发电机及电动机转子偏心等。二倍频 二倍频成分在所有情况下也都存在，幅值往往低于工频的一半，常伴有呈递减状 的三倍频、四倍频、，也应该在异常增大的情况下视为故障特征频率。二倍频所对应的故障类型较为集中。绝大多数为不对中（含联轴器）故障，如齿 式联轴器

12、（带中间短接）和金属挠性（膜盘、叠片）联轴器的不对中、刚性联轴 器的平行（径向）不对中，其中，既有安装偏差大所产生的冷态不对中，又有由 温差产生的支座升降不均匀以及管道力所引起的热态不对中，以及联轴器损伤故 障等；此外，还有概率较小的其它故障，如转动部件松动，转子刚度不对称（横 向裂纹），支承刚度在水平、垂直方向上相差过大等。机器自身和基础或其它附着物的固有频率 齿轮故障的特征频率 由于齿轮的轮齿在进入和脱离啮合时，载荷突变、碰撞加剧，瞬时的高频冲击振 幅与周期性变化的转频振幅相互叠加而产生幅值调制；制造时的轮齿分度不均匀、即周节误差使旋转速率发生变化则产生了频率调制。齿轮振动的特征频率为：f

13、m i f，i 为正整数（i=1，2，3，）式中，fm啮合频率，为载波频率，fm=flzl=f2z2，其中，fl、f2、z1、z2 分别为主动轮、从动轮的转速频率及齿数；f齿轮的转速频率，为调制频率。表现在频谱图上，是以啮合频率 fm 为中心、以齿轮转速频率 f 为间隔，不太对 称地分布于 fm 的两侧（对称度与周节误差相关），两侧称为边频带、边带。如果缺陷分布较均匀、如磨损，频谱图上的边频带则显现为窄、高、起伏大；女口 果发生断齿或大的局部性缺陷，边带则宽、低、平。滚动轴承故障的特征频率 滚动体的通过频率 对于滚动轴承来说，由于轴承游隙的存在，滚动体在通过载荷方向时受力最大，反方向时最小或无。因此，每个滚动体在通过载荷方向时就会发生一次力的变化，内圈及轴颈、外圈及轴承座也同时受到一次激励，此激励频率称为滚动体的通过 频率 fe。显然，fe=z fc，其中，z滚动体个数，fc滚动体的公转频率、也是 保持架的旋转频率。