виброскорость и виброускорение чем отличаются

Виброскорость и виброускорение чем отличаются

Вы можете почитать другие статьи блога, воспользовавшись Картой Сайта.

Хотите получать новые статьи прямо на Ваш почтовый ящик?

Рис.1 Пример негармонического периодического движения

Почти периодические колебания чаще всего встречаются при суммировании двух и более гармонических процессов (рис.2), возбуждаемые различными источниками при этом частоты возбуждаемых колебаний не кратны.

Рис.2 Описание периодического сигнала во временной (вверху) и частотных областях (внизу)

Для почти периодической вибрации измеряемыми величинами, так же как и для гармонических колебаний являются пиковые, среднеквадратичные значения виброскорости, вибросмещения и виброускорения. Однако пересчет виброскорости, вибросмещения и виброускорения должен производиться с учетом сложения всех гармонических составляющих (синусоид):

Где круговая частота;

Большинство стандартов по вибрации и нормативных документов в качестве нормируемого параметра вибрации для контроля за техническим состоянием машины или механизма устанавливают СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 10 до 1000Гц. Однако следует сказать, что применение только одного параметра виброскорости сужает частотный диапазон для предварительной оценки состояния оборудования.

На рисунке 3 показаны частотные характеристики виброскорости, вибросмещения и виброускорения

Рис.3 Частотные характеристики виброскорости, вибросмещения и виброускорения

Частотная характеристика виброскорости имеет относительно плоский участок от 10 до 1000—2000Гц. Поэтому в частотном диапазоне от 10 до 1000Гц рекомендуется контролировать вибрацию по параметру виброскорости.

Кривая виброускорения выгнута наружу и стремиться вверх, это означает, что с ростом частоты возбуждаются высокие уровни виброускорения. Поэтому контролировать вибрацию по параметру виброускорение наиболее эффективно в высокочастотном диапазоне частот свыше 1000—2000 Гц. Использование виброускорения на частотах 100Гц и ниже не эффективно.

На основании выше сказанного, следует, что для оценки технического состояния машин и механизмов обязательно нужно использовать виброскорость в частотном диапазоне от 10 до 2000 Гц. Если частота источника вибрации (например, масляная вибрация подшипника скольжения) находится в низкочастотном диапазоне от 0.5 до 500Гц, то дополнительно к параметру виброскорости необходимо контролировать вибрацию по вибросмещению. Если частота источника вибрации (например, подшипник качения) находится в высокочастотном диапазоне свыше 1000Гц, то дополнительно к параметру виброскорость необходимо контролировать вибрацию по виброускорению.

Как диагностировать машину или механизм роторного тира по параметру виброскорость, вибросмещение и виброускорение читайте здесь

Источник

Лекция 11. Параметры и характеристики механических колебаний

Параметры вибрационного процесса

Для гармонического колебательного процесса существует ряд особенностей, которые характеризуют связь между перемещением, скоростью и ускорением:

Рисунок 70 – Сдвиг фаз между параметрами гармонических колебаний

Пример

Для роторного механизма, имеющего частоту вращения 3000 об/мин (50 Гц) зафиксировано значение виброперемещения – 20 мкм. Определить соответствующие значения виброскорости и виброускорения.

Исходя из данных соотношений, можно сделать вывод о том, что зависимости между перемещением, скоростью, ускорением и частотой будут различными. На графике перемещения будет преобладать низкочастотная область, а на графике ускорения ‑ высокочастотная при ослаблении низкочастотной (рисунок 71).

Виброускорение

Виброскорость

Виброперемещение

Рисунок 71 – Спектрограммы параметров вибрации, зафиксированных в одной точке

Рисунок 72 – Точка вибрационного контроля

Основные характеристики колебательных процессов

Рисунок 73 – Характеристики колебательных процессов

Рисунок 74 – Изменения значения пик-фактора

Относительные единицы вибрации – 20-ти кратные десятичные логарифмы отношения измеренного значения параметра вибрации (v_ИЗМ) к некоторому начальному уровню (v_НАЧ) и измеряются в децибелах (дБ). Для виброскорости:

Увеличение уровня на 6 дБ соответствует удвоению амплитуды, независимо от исходного значения. Изменение уровня на 20 дБ означает рост амплитуды в десять раз. Для временных реализаций вибрации всегда используются линейные единицы измерения амплитуды: мгновенное значение сигнала может быть и отрицательным, и поэтому его невозможно логарифмировать.

Обычно, аналоговый вибрационный временной сигнал преобразуется в цифровой вид и используется для спектрального анализа в частотной области. Сложность формы временного сигнала, его интерпретация сильно затруднена, поэтому часто временная форма сигнала игнорируется. В то же время информацию, которую может дать временная форма, недоступна при рассмотрении спектра вибрации.

Например, случайный процесс (непрерывный шум) и переходный процесс, связанный с какими-то нерегулярными событиями, имеют схожие спектры, которые, тем не менее, соответствуют сигналам совершенной разной природы, что отчетливо видно по их временным реализациям. Во временной области легко различим стук деталей, приводящий к асимметрии формы сигнала, который может быть следствием ослабления механических соединений.

Рисунок 75 – Спектрограмма виброскорости (а) и временной сигнал (б) виброускорения подшипника тихоходного вала редуктора механизма передвижения мостового крана

Цикл измерений содержал 12 измерений, с учётом 800 линий в спектре – 9600 значений, дополнительно проведены измерения временной формы вибрационного сигнала ‑ 4×16000 значений. Из этих данных получено два информационных сообщения: об общем уровне вибрации (соответствующего удовлетворительному состоянию) и о возможной причине неисправности, устранённой при ремонте.

Работа электродвигателей часто сопровождается биениями, которые, хорошо воспринимаются на слух. Эти биения соответствуют частоте скольжения ротора или разности частоты вращения ротора и частоты возбуждения двигателя. Частота биений очень низка, иногда ниже 0,1 Гц. Биения могут также возникать, когда машины, близко расположенные друг к другу, работают на слегка различающихся частотах вращения. Наблюдать биения лучше во временной области вибрационного сигнала, поскольку для вычисления спектральных составляющих на столь низких частотах требуется очень большое время и высокое разрешение.

Трудность анализа заключается в отсутствии правил формализации и обработки временных реализаций параметров быстропротекающих процессов. Во многом данный процесс субъективен и зависит от опыта специалиста. Спектральные составляющие вибрационного сигнала часто остаются практически без изменений из-за усреднения вибрационного сигнала, необходимого для получения достоверной оценки. Анализ фактического сигнала несет дополнительную информацию о техническом состоянии механизма. Наиболее эффективно использование анализа временной формы вибрационного сигнала для диагностирования переходных, нестационарных, ударных процессов. Для этого используются периоды 30…400 мкс, количество измерений 10000…16000 и более, режим – без усреднений.

Правила анализа временного сигнала

Характер вибрации при изменении частоты вращения механизма также является диагностическим признаком, требующим анализа временных реализаций:

Примеры временной реализации виброускорения подшипников электродвигателя приведены на рисунке 76.

Рисунок 76 – Примеры временной реализации виброускорения подшипников электродвигателя

Различные временные интервалы при записи сигнала позволяют изменять анализируемую картину вибрации (рисунок 77).

Рисунок 77 – Примеры временной реализации виброускорения при различных временных интервалах

Источник

Виброметр – простой прибор для измерения вибрации

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях». Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Настоящие Санитарные нормы устанавливают классификацию, нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственных вибраций, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях

МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки производственных вибраций»
Указания устанавливают методы и условия проведения измерений и гигиенической оценки производственной вибрации на рабочих местах или в местах контакта с руками оператора для установления их соответствия санитарным нормам

Источник

Измерение СКЗ перемещения, скорости и ускорения вибраций

Рассмотрим взаимосвязь виброскорости, виброперемещения и виброускорения на примере гармонических колебаний, когда мгновенное значение виброперемещения (s) описывается уравнением:

где: ω – угловая частота; Sпик – пиковое (максимальное) значение виброперемещения.

Мгновенное значение виброскорости (v) – это первая производная от виброперемещения (s):

а виброускорение (а) – вторая производная от виброперемещения (или первая производная от виброскорости):

Как можно видеть из формул 1-3, виброскорость и виброускорение также носят гармонический характер, но опережают виброперемещение по фазе на 90º и 180º соответственно.

Для простоты изложения взаимосвязи между виброперемещением, виброскоростью и виброускорением мы рассмотрели простейший случай гармонических колебаний. На самом же деле вибрационный сигнал является суперпозицией многих составляющих и носит негармонический характер, поэтому для оценки уровня вибраций важно знать не мгновенные, а пиковые и усредненные по времени значения параметров – средне-квадратичное значение (СКЗ) виброскорости, СКЗ виброперемещения и СКЗ виброускорения. Напомним, что средне-квадратичное значение (СКЗ) какой-либо величины Х эфф – это квадратный корень из среднего квадрата мгновенной амплитуды колебания х(t):

Так по требованиям ГОСТ ИСО 10816-1 для оценки технического состояния вращающихся машин проводят измерение скорости вибрации, а именно – измерения СКЗ виброскорости в частотном диапазоне 10÷1000 Гц, так как именно средне-квадратичное значение виброскорости характеризует энергию воздействия вибрации на подшипниковые опоры.

Рис.1. Частотные характеристики виброперемещения, виброскорости и виброускорения

Также по требованиям ГОСТ ИСО 10816-1 для тихоходных машин в области низких частот (0,5÷500 Гц) важно контролировать не виброскорость, а виброперемещение. Только в этом случае вместо измерения СКЗ виброперемещения контролируют размах виброперемещения, так как именно размах виброперемещения вала наиболее точно отражает техническое состояние машины.

Как можно видеть из рис.1, в области высоких частот возбуждаются высокие уровни виброускорения, поэтому, начиная с частот 1000÷2000 Гц для высоко-скоростных машин с источниками высокочастотных вибрации нужно проводить измерение ускорения вибрации. При этом, можно проводить как измерение СКЗ виброускорения, так и амплитуды (пика) виброускорения – оба параметра пригодны для оценки технического состояния машины.

Итак, в зависимости от ситуации возможно измерение перемещения вибраций, скорости вибраций или ускорения вибраций. Учитывая этот факт, современные виброметры способны измерять не один (как первые модели виброметров), а сразу несколько параметров вибрации. К примеру, виброметры BALTECH VP-3405-2 и BALTECH VP-3410 охватывают все случаи контроля вибрации, так как способны контролировать двойной размах виброперемещения (мкм), СКЗ виброскорости (мм/с) и амплитуду виброускорения (м/с 2 ).

Для получения более подробной информации по предпочтительному выбору того или иного параметра вибрации, по правилам проведения измерений виброперемещения, виброскорости и виброускорения, а также спектральной диагностике и расчетам остаточного ресурса механизмов рекомендуем вам прослушать курс повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Измерение параметров вибрации». в одном из лицензированных Учебных центров компании в Санкт-Петербурге, Астане или Любеке (Германия).

Источник

Взаимосвязь ускорения, скорости и перемещения при синусоидальной вибрации

При проведении испытаний с использованием гармонического сигнала (например, при поверке вибродатчиков) важно знать взаимосвязь виброперемещения, виброскорости и виброускорения. Обозначим амплитуду виброперемещения — S, амплитуду виброскорости — V, а амплитуду виброускорения — A, тогда:

Для удобства определения соответствующих величин, предлагаем использовать Калькулятор для рассчета параметров вибрации. Калькулятор является наиболее простым способом пересчета взаимосвязанных параметр вибрации. Все, что от вас потребуется — задать значение частоты, выбрать соответствующий параметр, который необходимо пересчитать и указать его значение.

Соотношения между единицами ускорения:

Помимо формул и калькулятора, можно воспользоваться номограммой, которая отображает в графическом виде соотношения между различными величинами механических калебаний, т.е. частотой, перемещением, скоростью и ускорением гармонических механических колебаний. На основе значений двух величин можно по этой номограмме определить соответствующие значения остальных двух величин механических колебаний.

Источник