振动是指物体经过它的平衡位置所做的往复运动或某一物理量在其平衡值附近的来回变动。例如工业机械设备的振动会使零部件产生较大的动负荷,这不仅影响其工作性能及其寿命,甚至造成零部件的过早失效或损坏。因此大部分机械设备产生的这类振动是有害的,应进行控制与消除。而振动机械则是利用振动的特性来完成各项工作的机械,须正确选择振动参数,充分发挥机械的振动性能。
不论是有害的振动还是有益的振动,都需要从理论上进行计算和直接测试并结合必要的参数统计分析,如频谱分析、相关分析和功率谱分析等,以便合理解决实际机械设备的振动问题。
机械系统的动态特性是其重要的固有特性。通过相应动态参数测定,确定该系统的动态特性,从而掌握机械系统的运动规律。这不仅有利于解决实际的振动问题,而且又可验证与发展振动理论。利用现代模态分析技术及振动参数识别技术,可以解决复杂振动问题。
系统的振动是来自一定振源的,产生振动的原因各不相同,如转子失衡、部件间非均匀传动、齿轮或轴承的故障对系统造成的冲击、高速油膜的振荡、管路振动和机械外部的环境振动等。上述这些振源通过振动反映在机械设备上,其反映的形式也各不相同,可通过测试、分析,准确地判断振源,然后采取相应的减振、隔振或消振措施,必要时还可采用监测系统,达到故障早期预报的目的。
振动检测中,振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数,称为振动三要素,是表征振动的基本参数。幅值是振动强度大小的标志,用单峰最大值或双峰值表示;频率一般用每秒振动次数表示,单位为赫兹;对复杂振动的波形分析时,相位描述各谐波的相位关系,单位为弧度或度。
振动一般用传感器来检测,常用的有:①电涡流式振动位移传感器,其工作原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效应获得输出信号从而测得振动信号;②磁电式振动速度传感器,其工作原理是装在芯轴上的线圈和阻尼环组成惯性系统的质量块,并在磁场中运动产生感应电动势变化从而测得振动信号;③压电式加速度传感器,其工作原理是利用质量块对压电材料压缩产生电荷量的变化从而测得振动信号。
将测得的振动信号经过频谱仪或对应软件的分析与深入的理论研究后,可以确定各种频率产生的振源,以便为采取减振、消振的措施提供理论依据,也可对设备出现的故障做出评判。