振动的三个要素的理解.doc

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1、《大学》有云：“物有本末，事有终始。知所先后，则近道矣。”其中的道，大概就是我们常说的门道之道。我本人认为，没有简单与复杂的严格定义，因为最复杂的也可分解到最简单的；最简单的也可能不是每个人都能够知道的。所谓“知道”，应先知而后道，否则只能算是了解一二罢了。说到振动的三要素，估计没有一个人不了解的，不就是幅值、频率和相位吗？这样的问题未免过于简单，大有蔑视他人之智商的嫌疑。当我认真研读这区区六个字时，我发现这里面有很多问题并不是很清楚，知的深度不足，但往往乐于道。现在想来，自己也觉得汗颜。在刚刚接触振动的时候，我

2、们给振动赋予了很多美丽的称谓，如机器的脉搏等等，我本人也曾将振动描述为机器情绪密码。但在故障诊断中，为什么对振动这个物理现象总是拿捏不准，有时会望而生畏呢？答案就是《大学》中的论述，我们可能没有把振动的本末始终弄清楚，起码我有这样的体会。振动因力而生，透过支撑刚度这一非线性的“介质”，我们得到的振动充其量也不过是一个二次信息。所以分析振动，应结合分析力和刚度的变化，才能够弄清楚振动变化的本末始终。站在这个角度上看振动，我们不会在简单地说振动大了不好，振动小了一定好，有时候振动峰值突然变小了，我们就会突然不笑了，因

3、为极有可能是因为支撑刚度的突然增大而导致振动响应突然降低，转子与轴承摩擦的一瞬间是不是这样一个道理呀？1.      幅值的意义振动幅值是我们最熟悉的参数，也是我们拿来衡量机器运行状态的基本参数。当然，对于大多数情况，振动幅值是有使用价值的。振动标准就是基于机器转速（与激振力频率相关）来定义振动幅值的。但是，按照幅值评价机器运行状态时应注意：对于以峰峰值计量的振动幅值，要特别注意信号的对称性特征。一般来说，若振动信号分布是对称的，说明机器振动在这个方向上的支撑刚度是均匀的；反之，若出现较明显的不对称特征，则说明该

4、方向上支撑刚度是不均匀的，就应查找发生这种支撑刚度不均匀的原因。同样，以半峰值计量振动幅值时也应注意对称性问题。例如，我们在测量滚动轴承引起的振动时，当振动信号分布均匀时，即便是有明显的冲击特征，充其量这个阶段是局部故障发展期，滚动轴承仍然有一定的剩余寿命，但是振动信号呈现很明显的不对称性时，说明滚动轴承的支撑刚度开始变得不均匀，不对称特征越明显，支撑刚度均匀性越差。我们很容易会联想到如果轴承保持架破裂，支撑刚度就会不均匀。用信号的不对称特征诊断滚动轴承保持架破裂非常有效，这是在实际中经过验证了的。还有一种计量单

5、位是信号的有效值，它反映了振动的平均能量，而且具有较好的稳定性，故经常用于机器的振动保护中。我们还是以滚动轴承为例，从故障发展的始终顺序看，当轴承存在局部缺陷时，峰值首先变大，但有效值不会有明显的变化；当局部故障发展到整个滚道时，振动的平均能量增大，即有效值增大，标志着滚动轴承故障进入发展期。在故障发展期，峰值和有效值可能同步增大，等峰值不再增大时，这个时间点作为更换轴承的节点是比较安全的。因此，有时候我们用一种计量单位来评价振动时，关注的角度是不一样的。建议同时进行不同的计量，通过这些计量参数的变化，可帮助我们

6、找到故障发展的本末始终。我在综合状态评价体系中，采用了多参数、多角度和多尺度的“三多”原则，共计用了27项指标评价一个测点的状态，其效果还是令人满意的。正所谓“横看成林侧成峰”，不同的观察角度能够提供的信息是不同的。2.      频率的意义在振动标准中并非未考虑频率的影响，但是考虑的比较粗糙，因为不可能考虑的很细致，那样也不现实。但是频率的影响确实很重要，这就是为什么很容易把故障诊断和频谱分析联系起来。都江堰的安澜索桥的振幅大约有半米，但仍然是安全的，因为其频率很低；如果一台转速为5000rpm的机器振动幅值达

7、到100微米，估计所有的人员都会很紧张。离开了频率，单纯的幅值并不能说明什么。我们这里不说什么样的频谱特征与什么故障有什么关系，我们要说的是频率在振动中的作用。在振动联想中定义异常状态时，其中一项是“出现新的频率成分”。一般来说，在振动频率结构相对稳定的情况下，相同的幅值反映了相同的工作状态；但是当出现一个或数个新的频率成分时，一定是机器的工作状态发生了变化。有一本振动监测的指导类小册子上有一幅频谱示意图，上面划分了数种故障特征频率在频谱上的位置，其实就是说明当出现这些特征频率时，就表明存在这种故障了。如果我们再

8、细分，就会发现，即便是出现某种故障特征时，故障所处的阶段不同，起频率特征分布也是不同的：故障初期大概只能出现特征频率的基频（这个基频与工频没有任何关系，即便是与转速成一定的比例关系，纯粹是一种数学上的关系），但随着故障的进一步发展，会出现特征频率的低次谐波和高次谐波。这就是故障发展的本末始终。在诊断滚动轴承故障时，我用的诊断模型采用了“3个频段6个数值段”的模式类型，根据