振动测量在故障诊断中的应用

　　引言

　　工程中实际存在着人量的振动问题。机械设备因原始制造误关、运动部件之间的间隙、零件间的滚动或摩擦、回转与社复件的不平衡力等都会引起振动，而且微小的振动有时能引起共它部件产生共振，使之被放大成为主要的振动和噪声源。振动不但产生损害人体健康的噪声，而且它还兵有能量，这种能量对机器本身也是十分有害的。

　　但是，人们也可以利用振动来完成一些有用的上作。例如在振筛机、混凝土捣实棒、超声波清洗池、凿岩机以及打桩机等设备中就是人为地产生振动口振动试验台也是这样，它以定的振级去激励被试验的产品或系统，以检验它们的物理性能或抗振性。就所有与振动有关的卜作来说，无论是设计利用振动进行工作的机器，还是制造和维护平稳运转的设备，一项最基本的要求就是通过测量和分析能获得对振动的精确描述，以便能判断是否有害。

　　1振动分析理论

　　1.1振动的基本定义

　　质点相对犷平衡位置作往复运动就称为振动。振动量随时间的变化过程可用曲线表示，图1为音叉的振动在时间域内的波形，这是一种最简单的正弦波。对于周期振动波形有两个基本的特征量，即振幅和频率。

　　我们以所叉振动为例，音叉振动时是以音叉端部相对于静止位置的位移量作为振动参数的。除了位移以外，还可以用音叉端部的运动速度或加速度来描述其振动，见图2。无论是用位移、速度或加速度来描述，振动的形式和周期都不变，只是时域波形的相位相差90度。

　　对于正弦信号来说，位移、速度和加速度的幅值之间具有确定的数学关系，如果忽略相位的话，比如进行时间平均测量时，就可用加速度除以一个币比于频率的系数而得到速度，用加速度除以一个正比于频率平方的系数得到位移。

　　对于同一个振动信号来说，加速度频谱的高频成分最强，而位移频谱的低频成分最强。

　　1.2频罐分析及频谱图

　　把复杂的振动信号分解成一系列单一频率的正弦波的过程称为频谱分析，它是运用振动测量进行故障诊断的基础。表示各个频率成分及其幅值的图形称为频谱图，从图3右边的图可以清楚地看到，这个复杂的周期波形包含两个频率成分。但实际测量时得到的频谱图往往要复杂得多。由于一台机器中各个零件都具有确定的振动频率，因此作出频谱图对于寻找振源和进行故障诊断是非常有用的。

　　1.3随机振动

　　随机振动是一种非确定性的振动，其运动周期是不规则的，它在时间域内的波形不能精确地重复再现，即不能用确定得函数来描述。紊流、气蚀、摩擦和敲击等所产生.的振动是自然界中典型的随机振动。宽频带随机振动的频谱图见图4，它包括振动物体频率响应范围内的个部频率成分。随机振动虽然有不确定性，但有一定的统计规律性。按照统计特性，可分为平稳随机即统计特性不随时间变化，否则称为非平稳随机振动。