第二章如何描述机械振动要分析一台机器的状态，首先要能够正确描述这台机器的行为和症状。怎样能够准确描述振动症状呢？振动分析者如何描述一台机器的状态呢？在本章里我们给出基本的描述机器振动的方法。读完下面这章，你将要：1、知道两种最重要的描述机械振动的方法。2、理解术语“幅值”3、理解术语“频率”4、理解频谱或波形是什么？如何描述振动？通过观察、触摸、探听机械振动，有时我们可以粗略判断振动的严重性。我们能观察到某些种类的振动可能是“严重的”，一些是“应引起注意的”，而一些是“应忽略的”。我们也可能触摸一个振动的轴承感觉它“很热”，或听到它发出“吵杂声”，并因此判断其出了问题。然而，使用这些一般术语来描述机械振动并不准确，并且还要取决于作出评价的人。对某人很严重的东西对另一人似乎可以接受，口头描述通常是不可靠的。要准确分析一个振动问题，首先要使用一致和可靠的方式来描述振动。振动分析者基本上采用数字描述来准确分析振动并有效交流，而不是采用口头描述。两个最重要机械振动的数字描述是幅值和频率。幅值描述振动的剧烈程度，频率描述振动的振荡速率（一个物体振动的频度）。振动幅值和频率一起提供辨明振动根源的基础。什么是幅值？振动幅值是反映振动大小的量。一个具有高幅值的机器是正经历大的、快速的、强有力振动性运动的机器。机器的幅值越大，机器承受的运动或应力就越剧烈，机器就越容易损坏。因此，振动幅值是一种有关机械振动严重性的指示。一般来说，振动幅值或严重性涉及到：(a)振动运动的尺寸(b)运动的速度(c)与运动有关的力在许多情况下，机器的振动速率或速度幅值给出反映机器状况的最有用信息。什么是速度？速度是只在特定方向上测量的速率，如下显示。速度幅值可以用峰值这一术语表示，也可用均方根值（有效值）这一更为人所知的术语表示。机器振动速度幅值的峰值，是指在一段时间内在机器上得到的最大振动速度值。如下显示：机器振动的均方根值告诉我们该机器的振动能量。振动能量越高，均方根值越大。术语均方根值(有效值)常常被缩写为RMS。记住均方根值总低于峰值幅值是有用的。我们怎样决定是使用均方根值还是峰值幅值呢？这是一件个人取舍的事。然而当进行比较时总使用相同的幅值类型很重要。速度幅值，无论是峰值还是均方根值总要用一种单位来表达。下表是通常使用的两种速度幅值单位。什么是频率？一台振动机器的部件振动，即作重复周期运动，依赖于引起机械振动的力，一台机器可能快速或慢速振动。一个机器部件振动的速率被称为振动频率。振动频率越高，振动越快。一个振动部件的频率决定于每秒钟完成的振动周期数。例如，一部件以每秒5个周期运动被说成以每秒5周期的频率进行振动。如下图所示，信号的一个周期仅是反映该信号特征的最短图形的一个完整序列。就象人的脉搏速率或频率揭示人的兴奋状态或一般的健康状况那样，机器部件的振动速率或频率通常是反映机械状况的有用的指示参数。频率，与幅值一样，总要被一单位来表达。通常使用的频率单位是cps（周期每秒），Hz（赫兹）和cpm（周每分钟）。赫兹等价于周每秒。1Hz等于1cps，或60cpm。波形是什么？来自人体心脏的电信号的图形显示（ECG-心电图）可用于分析人体心脏的医疗状态。用相同的方式，振动运动的图形显示对分析振动的特性是有用的工具。在振动图形显示中我们总能找到反映振动原因和振动严重性的线索。通常使用的一种显示是波形，波形是一种表示振动值如何随时间变化的图形。下面是一速度波形的示例。速度波形就是一幅振动部件的速度随时间变化的图形。一个波形包含的信息量取决于波形的时间段和分辨率。波形的持续时间是总的时间段，在该时间段内可以从波形中获得信息，在许多情况下几秒钟就足够了。波形的分辨率是反映波形详细程度的一个尺度并且由表现波形特征的采样点或样本的数量决定，样本数越多，波形就越详细。频谱是什么？另一种通常被振动分析者使用的显示是频谱，频谱是一个图形，反映机器部件振动在某（些）频率，同时部件的幅值对应于这些频率。下面显示的是一速度频谱的示例。但是一个单一的机器部件怎能同时以多个频率振动呢？答案在于这样的事实，机器振动与钟摆的简单振动相比，通常不止包含一种简单的振动运动，通常是包含多种振动运动同时发生。例如，一个振动的轴承的速度频谱通常显示该轴承不是一个频率而是多个频率振动。某些频率上的振动可能是因为轴承部件的运动形成的，其他频率的振动是由于齿轮轮齿的啮合而成，然而在另一些其他频率上的振动则因电动机绕组旋转而起。因为频谱显示振动发生的频率，所以它是一个非常有用的分析工具。通过研究某机器部件的特定振动频率以及对应于频率的幅值，我们能提供许多有关振动原因的和机器状态的信息。相比之下，波形不能清楚的显示产生振动的特定频率，只能显示综合效果。因此使用波形诊断机器问题不容易，除了几个专门的例外情况。频谱是通常用于分析机器振动的基本工具。频谱包含的信息取决于最大频率和频谱分辨率。频谱的最大频率值Fmax是频率的界限，在整个范围内，信息可以从频谱中得到。需要多高的最大频率取决于机器的运行速度，运行速度越高，就需要更高的最大频率值。频谱分辨率是关于频谱细致程度的一个尺度，并且由表现频谱特征的频谱线数来决定，谱线数越多，谱图越细致。总结在本章，我们使用了对振动分析目的有益方法描述机械振动。我们定义了幅值和频率两个术语，并描述了这两个术语的物理意义。幅值是一个振动剧烈程度的尺度，而频率是衡量振动速率的一个尺度。振动机器部件的幅值和频率一起提供给我们对机器状态和振动原因的一个理解。我们注意到当机械振动进行图形显示后更容易分析，我们讨论了两种常用的显示：波形和频谱，通常频谱作为分析手段更为有用。

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