通常用来描述振动响应的三个参数是位移、速度和加速度。一般情况下,低频时的振动强度由位移值度量;中频时的振动强度由速度值度量;高频时的振动强度由加速度值度量。对大多数机器来说,*佳参数是速度,这是许多标准(如VDI2056)采用该系数的原因之一。但是,另外一些标准(如VDI2059)都采用相对位移参数进行测量,这在发电、石化工业的机组振动监测中用的*多。对于轴承和齿轮部件的高频振动监测来说,加速度却是*合适的监测参数。
表征振动的参量有加速度、速度和位移三个量,它们之间表现为微积分关系,对单一频率分量:am、Vm、dm 分别为振动速度、速度、位移振幅。可见,振动位移随频率的升高有极大的衰减,而振动加速度随频率的降低有极大的衰减。这就决定了检测低频故障需检测振动位移的变化,而检测高频故障需检测振动加速度的变化,而振动速度可说是二者的折中,这也是宽带测量中,国际标准2372以振动速度作为参变量的原因。
表征振动位移、速度、加速度波形参数,常用的有峰值(峰-峰值)、有效值、平均值,以值表示振动的量级,见下图。选定振动变量后,确定振动波形表征参量也是正确判定故障的重要内容。
振动量的表示有优良单位制与相对单位制。优良单位制能够客观地评定振动的大小,一般用MKS制表示,即:位移的单位以m表示;速度的单位以m/s表示;加速度的单位以m/s²表示。
如前所述,工程上位移单位常以微米 (μm) 表承,速度单位以厘米/秒 (cm/s) 表示,加速度单位以重力加速度G(980cm/s²) 来表示。
相对单位制用“级”来表示,级又分为算术级和几何级两种形式。算术级又称为倍数级,用一倍、二倍、十倍、百倍等等表示;几何级又称为对数级,以分贝 (dB) 表示。机械设备的振动监测技术通常多采用分贝,使数量级大大缩小,同时使计算过程简化,使乘除关系变成加减运算。结构物和机器在任何时候都在振动着。只要振动不影响机器的工作精度和机器的工作寿命,不产生过大的噪声,或未对周围环境产生过大的不佳影响等,则此种振动是允许的。因此。为了衡量机器的运行质量就需要制定一个标准来确定允许的振动烈度,即确定振动烈度的界限。
机器的振动烈度定义为:在机器表面的重要位置上(例如:轴承、安装点处等)沿垂向、纵向、横向三个方向上,所测得的振动速度的*大有效值。
对于振动速度为简谐振动,其振动速度有效值用下式计算
在
标准中轴承座的振幅应取转子的各轴承座三个测点中*大的振幅值。同时,可以通过这个标准说明,振幅标准值是随转速变化而变化的,转速越高,标准值越低。因此,现在通常不采用测量位移来判断设备的好坏,而振动的速度有效值是与设备的转速无关的,它确能反映设备的*大破坏能量。
可以看出,虽然转速越高,允许振幅越小,但是振动速度的有效值Vrms是不变的。换句话说,无论转速高低,准则是一个,或者说只允许某种振动能量,这种振动能量大小,是用振动速度的平方表征的。