位移、速度和加速度的適用場(chǎng)合

機(jī)械振動(dòng)的強(qiáng)度和幅值可以用位移、速度和加速度表示。此外，大多數(shù)設(shè)備故障是部件疲勞的結(jié)果，振動(dòng)速度是振動(dòng)疲勞的直接度量，振動(dòng)分析儀而且，事實(shí)上絕大多數(shù)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)都是基于振動(dòng)速度。至此，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的問(wèn)題：“為什么要測(cè)量位移和加速度呢？”答案其實(shí)很簡(jiǎn)單，雖然大部分設(shè)備的故障是與振動(dòng)速度直接相關(guān)的疲勞的結(jié)果，但還有另外兩種原因可以造成設(shè)備故障：即應(yīng)力和力，它們分別與振動(dòng)位移和加速度相關(guān)。

使用位移作為應(yīng)力故障指示的場(chǎng)合

設(shè)備部件在周期性撓曲變形下疲勞損壞，振動(dòng)分析儀以及振動(dòng)速度同疲勞的密切關(guān)系但是，由于材料的脆性，許多設(shè)備部件變形量一旦超過(guò)一定的界限，就會(huì)產(chǎn)生裂縫或者斷裂。當(dāng)振幅很大時(shí)，可能會(huì)造成固定螺栓斷裂、焊 縫開(kāi)裂以及混凝土地基裂縫，這不是由于疲勞，而是因?yàn)樗鼈兊淖冃螌?dǎo)致應(yīng)力超 過(guò)了材料屈服點(diǎn)。

大振幅通常導(dǎo)致應(yīng)力破壞，通常發(fā)生在極低頻振動(dòng)中（低于600 CPM）。例 如，一臺(tái)轉(zhuǎn)速為50 CPM的設(shè)備，振幅為100mils，計(jì)算相應(yīng)的振動(dòng)速度，結(jié)果只有0.216in/sec。

根據(jù)烈度標(biāo)準(zhǔn)，0.26in/sec的振動(dòng)速度值位于平穩(wěn)和比較劇烈之間，振動(dòng)分析儀基本不會(huì)造成嚴(yán)重后果，但必需注意，設(shè)備變形已經(jīng)達(dá)到 100mils。在這種狀態(tài)下，不是因?yàn)樗俣葲Q定的疲勞，而是位移決定的應(yīng)力，使 得失效隨時(shí)可能發(fā)生。鑒于這種原因，只要預(yù)估振動(dòng)頻率可能低于600 CPM（10 Hz）時(shí)，都建議對(duì)振幅進(jìn)行測(cè)量。

采用振動(dòng)速度檢測(cè)疲勞故障的場(chǎng)合

按照一般規(guī)律，疲勞失效通常是由于頻率為600 CPM（10 Hz）到120,000 CPM （2000 Hz）之間的振動(dòng)造成的。因此，當(dāng)振動(dòng)頻率預(yù)計(jì)在這個(gè)區(qū)域時(shí)，建議測(cè) 量振動(dòng)速度。

采用振動(dòng)加速度檢測(cè)受力故障的場(chǎng)合

應(yīng)力與偏移量的關(guān)系以及疲勞與振動(dòng)速度的關(guān)系是十分簡(jiǎn)單和直觀的。振動(dòng)分析儀也許，說(shuō)明力作為故障原因的一個(gè)簡(jiǎn)單方法就是用錘子敲擊物體，沖擊可能不會(huì) 產(chǎn)生很大的偏移或者振動(dòng)速度，但是，造成的破壞可能相當(dāng)大。

由我們學(xué)過(guò)的教科書(shū)可知，力等于質(zhì)量乘以加速度（F=M×A）。根據(jù)這個(gè)公式，很明顯，振動(dòng)加速度與力直接成正比。因?yàn)檎駝?dòng)加速度的增加與振動(dòng) 頻率的平方成正比，所以，高頻振動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生很大的激振力，盡管那時(shí)的位 移和速度可能相當(dāng)小。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)一臺(tái)設(shè)備在600,000 CPM（10000 Hz） 時(shí)的振動(dòng)速度為6.35 mm/s(峰值)，多半認(rèn)為是齒輪故障。但可以得到振動(dòng)加速度已經(jīng)超過(guò)了40G's。

另外，根據(jù)振動(dòng)烈度標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)速度為 6.35 mm/s 時(shí)，振動(dòng)分析儀處于一般和比較劇烈之間的區(qū)域。但是，振動(dòng)加速度烈度表，40 G's 已經(jīng)超出了烈度表的范圍，應(yīng)該是極度劇烈。在這個(gè)例子中，故障*有可能是由強(qiáng)力造成的，而不是應(yīng)力和疲勞。過(guò)大的力通常會(huì)使得零部件表面變形，如齒輪的輪齒和軸承的滾動(dòng)體，過(guò)大的力也會(huì)破壞潤(rùn)滑油膜，造成摩擦、發(fā)熱，*終導(dǎo)致故障。

因?yàn)楦哳l激振力的重要性，振動(dòng)頻率超過(guò)120,000 CMP（2000 Hz)時(shí)，則需要測(cè)量振動(dòng)加速度(G's)。高速齒輪傳動(dòng)中，齒輪嚙合頻率及其諧波頻率或倍頻是高頻振動(dòng)的常見(jiàn)來(lái)源。

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