 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Измерение вибрационных сигналов
Избежать механических колебаний на практике почти нельзя, так как они обусловлены динамическими явлениями, сопровождающими присутствие допусков, зазоров и поверхностных контактов отдельных деталей машин и механизмов и сил, возникающих при вращении и возвратно-поступательном движении неуравновешенных элементов и деталей. Даже механические колебания с малой амплитудой часто вызывают резонансные колебания других элементов конструкций, усиливаются и становятся важным источником вибрации и шума. Избежать механических колебаний на практике почти нельзя, так как они обусловлены динамическими явлениями, сопровождающими присутствие допусков, зазоров и поверхностных контактов отдельных деталей машин и механизмов и сил, возникающих при вращении и возвратно-поступательном движении неуравновешенных элементов и деталей. Даже механические колебания с малой амплитудой часто вызывают резонансные колебания других элементов конструкций, усиливаются и становятся важным источником вибрации и шума. Тело считают вибрирующим, если оно совершает колебательное движение относительно опорного положения равновесия. Число полных циклов движения тела за единицу времени, т. е. за секунду, называется частотой и выражается в единицах Гц (герц). Движение может быть простым и содержать лишь составляющую с одной частотой, например, движение камертона, или более сложным с несколькими составляющими, развивающимися одновременно на нескольких частотах. Примером здесь может служить движение поршня двигателя внутреннего сгорания. Встречающиеся на практике вибрации обычно являются сложными механическими колебаниями с многими составляющими на разных частотах. Следовательно, на основе лишь амплитудно —временной диаграммы нельзя определить ни число, ни частоты отдельных составляющих сложного колебательного процесса. Отдельные составляющие сложных механических колебаний можно обнаружить и определить путем исследования зависимости их амплитуд от частоты. Разложение механических колебаний в индивидуальные частотные составляющие называется частотным анализом. Частотный анализ является основным методом диагностики, основанием которой является исследование механических колебаний. График зависимости амплитуды или уровня определенной величины механических колебаний от частоты называется частотной спектрограммой. Частотный анализ механических колебаний машин и механизмов нормально обнаруживает ряд выраженных частотных составляющих периодического характера, непосредственно связанных с основными движениями отдельных узлов и деталей исследуемой машины или механизма. Следовательно, частотный анализ дает возможность обнаружения отдельных источников механических колебаний. Для количественной оценки амплитуд механических колебаний, отображающей их опасность и строгость, можно использовать разные значения. На рис.3.4 показаны взаимные отношения двойной амплитуды, пикового значения, среднего значения и среднеквадратичного значения колебаний с синусоидальной формой волны. Двойная амплитуда,отображающая полный размах колебаний, является важным параметром, например, в случаях когда смещение механических колебаний детали машины является критическим с точки зрения максимально допустимых механических напряжений и зазоров. Пиковое значениеэффективно именно при оценке кратковременных механических ударов и т. д. Однако, пиковое значение отображает только максимальное значение исследуемых колебаний, а не заключает в себе их временное развитие. Среднее значение(усредненное или абсолютное) отображает временное развитие исследуемых колебаний, но его практическое применение ограничено ввиду того, что оно не имеет непосредственной связи ни с коей физической величиной этих колебаний. Среднеквадратичное значение(СКЗ) является самым важным, так как в нем учитывается временное развитие исследуемых колебаний и оно непосредственно отображает значение, связанное с энергией и, следовательно, разрушающей способностью этих колебаний. В общем случае анализируется СКЗ сигнала, которое определяется по формуле:
 (3.18)
Простейшей задачей виброакустических измерений является измерение амплитуды гармонических колебаний бытовых машин и оборудования, при которых смещение, скорость и ускорение имеют соответственно вид:
где x, x’, x’’ амплитуды вибросмещения, виброскорости и виброускорения в точке измерения вибраций соответственно.
Рис. 3.4. Взаимные отношения двойной амплитуды, пикового значения, среднего значения и среднеквадратичного значения колебаний с синусоидальной формой волны. бытовой машины
Амплитуды вибросмещения, виброскорости и виброускорения обычно измеряются в логарифмических относительных единицах - децибелах (дБ) и определяются следующим образом:
где Lx ,
Пороговые значения виброскорости, ускорения и смещения связаны между собой выражением (3.16) на частоте 1000 Гц. Кроме того, эти величины на данной базовой частоте совпадают со смещением, скоростью и ускорением частиц воздуха при звуковом давлении р0=2·10-5 Па, являющимся порогом чувствительности органов слуха человека. При анализе случайной вибрации под амплитудами смещения, скорости, ускорения понимаются среднеквадратичные отклонения
где При анализе вибрации бытовых машин в установившихся режимах измеряют эффективные значения ускорения, а в переходных режимах - пиковые значения. Если анализ требует определения значения виброскорости или смещения, то сигнал виброускорения пропускается через интегрирующие звенья соответственно один раз или дважды. Для стандартных измерений уровень вибрации определяется в некоторой полосе частот Df = fв - fн. Ширина полосы частот выбирается так, что граничные частоты связаны логарифмическим соотношением: N = log2(fB / fH). При этом выделяется следующие полосы:
- октавная, т.е. N = 1 и fB = 2fH (контроль шума); среднегеометрическая частота полосы
- третьоктавная C N = 1 / 3, т.е.
- узкая полоса с постоянной шириной пропускания много меньшей, чем полоса анализа; (часто применяется при диагностике оборудования).
На спектрограммах, измеренные в полосах частот уровни вибрации, обычно указываются для среднегеометрических частот этих полос (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Типовая третьоктавная спектрограмма вибрации бытового прибора в направлениях х- кривая 1 и y- кривая 2 (реперная точка на корпусе).
Поиск по сайту: |
, (3.16)
, (3.17)
- уровень колебаний;
- пороговые значения смещения, скорости, виброускореия соответственно.
случайного сигнала в полосе частот Dw, определяемые выражениями:
- спектральные плотности случайного сигнала.
;
