第一章为什么监测振动

我们将在本章回答这个问题。阅读本章后你将：

1、理解机械振动这个术语；

2、了解机械振动的一些常见原因；

3、解释监测机械振动的理由；

4、理解监测机械振动怎样节省资金。

什么是机械振动？

我们大部分人都很熟悉振动—一个振动的物体会前后运动。一个振动物体处于振荡状态。

在我们的日常生活中振动实例处处可见，一个运动的钟摆处于振动状态，被拨动的吉他弦产生振动，行驶在颠簸路面的汽车不断振动，地质活动引发大面积的振动形成地震。

我们可通过各种方式感受物体的振动，我们能接触一个振动物体并感受其振动，我们也可看到一个振动体的前后移动，有时振动可以产生能听到的声音或能感觉到的热。

在工厂有一种振动是我们关心的：机械振动。

什么是机械振动？机械振动就是机械或机械部件的前后运动，一些部件前后运动或摆动就是在振动。

机械振动可以呈现出各种形式，一个机械部件可能产生大位移或小位移的振动，快或慢的振动，可感知或不可感知的热或声音的振动。机械振动可以被设计来实现一定的功能，除此之外，其他情况下机械振动可能是非期望产生的并导致机械损害。

多数情况机械振动是非人为原因产生的并不合需要的，本书是对非期望的机械振动监测的一本书，下面是一些非期望的机械振动的示例：

引起机械振动的原因是什么？

几乎所有的机械振动是由于下面的一个或多个原因引起：

a)往复作用力

b)松动

c)共振

(a)往复作用力

想象一艘船停泊在海湾中，波浪正拍打着船的两边，只要波浪在船上持续作用，我们能够期待船将会摇动。

船将摇动因为波浪对其施加一个往复的力——某种模式的反复施加的力。

许多机械振动都因类似于那种引起船摇动的往复力而起，象这样的往复力作用于机器部件并且引起机器振动。

引起机械振动的往复力来自那里呢？

在机器中往复力的产生多因不平衡旋转、不对中、磨损或对机械部件的不合理驱动。下面显示的是这四种类型往复力的例子。

(b）松动

机械零件的松动引起机械振动。如果零件变得松动，那些原本可以容忍的正常振动可能变得不能约束并且过大。

(c）共振

想象一个孩子在一秋千自由摇摆，即，没有别人推他且自己也不用力。如果我们近距离观察该运动，我们将看到孩子以某一特殊速率摇摆。例如，我们将看到秋千带着孩子以大约3秒完成一个摇摆周期。

孩子摇摆的速率实际上取决于摇摆系统的物理特性，更多取决于孩子的物理特性，即体重。当坐在这个特别秋千上孩子就会以该速率摇摆，它是孩子在这个秋千上最自然的摇摆速率。要改变该速率，唯一的方法是通过站起来，改变姿势，用脚摩擦地面等来改变自然摇摆。

机器也倾向于以某个速率振荡。机器倾向于的振荡速率被称为固有振动速率。机器的固有振动速率对机器来说是最自然的机器振动速率，即以该速率机器更易振动，一台机器通过它本身自由振动更倾向于以固有速率振动。

许多机器不止有一个固有振动速率，例如，一台设备包含两个具有不同固有振动速率的子结构，将会展示至少两个固有振动速率。总之，机器越复杂，他将有更多个固有振动速率。

现在让我们再回到孩子荡秋千这一例子，如果我们不停地推动孩子来帮助秋千运动，我们便可以期待秋千将越摆越高。

然而，如果我们以合适的节奏推动秋千的话，总是能使秋千只会越来越高；如果秋千上升我们却向下推，不要期待它会合理的摇摆。要使它摇的越来越高，我们推动的节奏就应该和其固有振动速率相一致，例如，我们可以每隔一段时间推一次，或着每次转变方向时推动，他会达到最高点。仅仅通过以其自然或固有速率来推动孩子，我们便可使其摇摆的越来越高。

如果一台机器被一往复力推动，且该力的节奏与机器的固有振动速率相匹配将会发生什么呢？

一个类似的情形将会发生——机器将会振动越来越强烈，因为该往复力激励机器以其自然自振速率振动。这台机器将不遗余力并超限振动。不仅因为他将以固有振动速率振动而且还受外力驱使振动。一台机器处于这种状况，我们便说它处于共振。

引起共振的往复力可能很小，并且可能来自于一个良好的机器部件的运动，如此小的往复力不会引起大问题，除非引起共振。共振总是应当被避免的，因为它引起快速和严重的损害。例如，一座桥的坍塌，仅仅因为其固有振动速率被士兵过桥的一致步伐节奏所激励。