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振动分析-17“振动模式和实际运行分析”

振动模式分析和实际操作分析经常被用作可视化振动运动的工具。
这两种方法易于测量,并且具有比频率分析和时间轴数据更容易理解测量对象的振动行为的优点。测定的时候,就像以前说明的那样,虽然有测定对象的设置方法、测定点数和测定需要时间这一点,但是有利用价值。
这两种方法非常相似,因为它们在动画 (动画) 中显示振动,但它们不是相同的分析。容易误解,所以要注意。

1.模态分析

因为模式分析是为了观察测量对象的固有模式,所以基本上关注固有频率。测量点采用XY坐标,并根据每个测量点相对于固有频率的振幅和相位信息,将振动行为作为动画显示在屏幕上。
作为振动现象进行驻波观测。固有模式的形式及其固有频率与声音共振现象 (驻波) 相同。测量的数据是频率响应函数 (传递函数),输入是激振力 (N),测量点的输出 (传感) 通常测量加速度或速度或位移。
模式分析的目的是在固有频率下进行建模,通过基于频率响应函数的曲线拟合,将频率响应函数公式化,从而创建物理模型 (模式模型) 。这些因素包括模态质量、模态刚度和模态衰减。此概念图如图1所示。

图1

  • 图1

 

2.生产分析

生产分析实际上是一种可视化实际运动的方法。现在的振动是如何振动的,在画面上以动画的形式显示。通常,振动本身是微小位移,以高频率振动的情况很多,用眼睛看不到。取而代之的是用听诊棒将振动作为声音来听,实际运行分析的目的是将振动可视化,使其成为可见的形状。
基于测量点对振动进行动画处理与模式分析相同。

(1)分析方法分类

生产分析包括频域生产分析和时域生产分析。

频域
测量相位差和功率谱。频域分析的优点在于,如果要测量的现象是稳定现象并且具有可随时观察的可重复性,则可以通过移动测量点和重复测量来使用较少输入 (通道数) 的FFT分析器进行多点测量。

时域
时域分析需要同时测量多个点,但可以观察瞬态现象。此外,通过使用带通滤波器等进行信号处理,可以观察特定频率随时间的行为。
频域和时域的生产分析示意图如图2所示。

图2

  • 图2_NO.1
  • 图2_NO.2

(2)输入信号分类

在可视化振动时,如何测量振动信号是一个关键问题。如果被测物体合适,可以进行冲击试验,但这种方法不适用于实际运行中的机械或结构。因此,需要将加速度传感器连接到物体上,并从复杂的振动波形中提取出目标振动信号。根据频率成分,该信号可以大致分为宽带信号和窄带信号。

宽带信号

例如,让我们考虑桥梁的振动分析。

图3

  • 图3

因为桥这种巨大质量的加振很难,能不能很好地利用过桥的车辆,能做到这个的话就方便了。过桥的车辆车重和速度都不一样。还不知道车辆什么时候来。如果考虑长时间,可以认为是随机加振。
实际上,通过测量每个测量点的振动幅度和相对于参考点的相位差的长期频率响应函数,可以模拟地测量所需的频率响应函数。在这种情况下,如果参考点的振动信号具有理想的白噪声,则可以获得与模式分析相同的结果。但是,振幅被视为实数值,不能像模态分析那样建模模态系统,如模态质量和模态刚度。

窄带信号

接下来,让我们考虑电机是激振源的机器。电机一般以固定旋转旋转,因此施加于机械的加振力可以认为是由旋转引起的频率 (包括转速的谐波成分) 引起的。运转转速与机械的固有振动频率一致时,可观测到模态共振,但由于一般情况下运行时不考虑共振频率,因此观测的是转速频率前后存在的模式的合成变化。

参考文献:实用机械振动学国枝雅治著理工学社发行

(摘自2005年6月23日发行的电子邮件杂志)