Измерение вибраций и удара. Параметры вибраций и удара

Глава 1 ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИЙ И УДАРА

Измерение параметров вибраций и ударного движения машин и механизмов представляет собой сложную задачу, решение которой связано с необходимостью применять малоинерционные первичные вибропреобразователи, широкодиапазонную усилительно-преобразующую и регистрирующую аппаратуру. Исследуемые вибросигналы, как правило, имеют вид случайных или смеси случайных и полигармонических колебаний, что требует применения статистических методов отработки и соответствующей специализированной аппаратуры. Практика экспериментальных исследований вибрационных процессов машин с целью оценки вибронапряженности и выявления диагностических признаков, характеризующих состояние отдельных деталей, показала, что успешное решение этих задач в значительной степени определяется правильным выбором типа и места размещения первичного вибропреобразователя, усилительной и регистрирующей аппаратуры, а также алгоритмом обработки, учитывающим особенности временных и частотных характеристик исследуемого вибросигнала. При измерении параметров вибраций машин на установившихся и переходных режимах применяются различные линейные преобразования (интегрирование, дифференцирование, частотная фильтрация и т. п.), обеспечивающие ослабление помех и выделение информативных составляющих вибраций. В последнее время для измерения вибраций на переходных режимах все большее применение находят следящие узкополосные фильтры, управляемые таходатчиком.

1.1. ПАРАМЕТРЫ ВИБРАЦИЙ И УДАРА

Форма и частотный состав вибрационных и ударных процессов определяются характером возбуждающих сил и передачей этих возбуждений к тому месту, где располагается первичный измерительный преобразователь. В большинстве случаев форма сигнала имеет вид сложных колебаний, которые содержат детерминированную и случайную составляющие вибрационного процесса. Как

рис. 1.1. Зависимости мгновенных значений  перемещения, скорости и ускорения от  времени форма, так и спектральный состав зависят от измеряемого  параметра вибраций. На практике измеряют перемещение, скорость или ускорение. Для случая гармонической вибрации перемещение

скорость

и ускорение

где 8т — амплитуда перемещения; w — круговая частота.

На рис. 1.1 приведены зависимости S(t), V(t) и а(t) при постоянных значениях S_m и wот времени.

Из приведенных выражений и рис. 1.1 видно, что максимальные амплитуды скорости S_mw и ускорения S_mw² имеют сдвиг по фазе относительно максимальной амплитуды перемещения S_m равный 90 и 180°, соответственно.

Иногда пользуются безразмерным параметром вибраций

который называют коэффициентом вибрационной перегрузки g=9,807 (м/с²). Приведенные параметры могут использоваться для характеристики гармонических колебаний с известной частотой, а также сложных вибрационных процессов в ограниченной полосе частот. В последнем случае определяется суммарный уровень перемещения, скорости или ускорения. Для машин и механизмов характерен повышенный уровень перемещений для низкочастотных (до 50 Гц) вибраций и повышенный уровень ускорений для области высоких частот (выше 500 Гц). Более равномерную виброактивность в диапазоне рабочих частот имеют машины по амплитуде скорости V=S_mw. Для определения амплитуды перемещения, скорости или ускорения на фиксированных частотах или в узкой полосе частот используют полосовые фильтры, настроенные на рабочий диапазон частот, или узкополосные следящие фильтры, которые управляются сигналом с тахогенератора или от специального таходатчика. Применение следящих фильтров наиболее удобно при измерениях вибраций на переходных режимах, т. е. при увеличении или уменьшении частоты вращения испытуемой