ВИБРОДИАГНОСТИКА УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

 

Продолжительность работы – 4 часа.

Цель работы: изучить методы и приборы для измерения параметров вибрации машин и узлов. Получить понятия о вибрационном процессе и параметрах его измерения, а также практически измерить вибрацию на стенде.

Техника безопасности

Приступая к работе, необходимо убедиться в исправности и целостности кабелей, предназначенных для подведения цепей питания и управления.

В связи с использованием в оборудовании переменного напряжения 220 В, 50 Гц при включенном питании категорически запрещается:

· подсоединять и отсоединять кабели;

· снимать верхние крышки приборов ПЗВМ и ИВ;

· производить монтажные, слесарные и другие профилактические работы.

 

Общие положения

Вибрационные процессы

Простейшей формой вибрации является гармоническое колебание тела, которое как функция времени представляет собой синусоиду (рис. 1, а). В реальных условиях эта классическая форма вибрации встречается редко. Более распространенная форма вибрации - квазигармоническая с непрерывным изменением частоты (рис. 1, б). Вибрации подобной формы возникают в реальных условиях, например, при разгоне и торможении механизмов с вращающимися элементами.

Большая часть колебаний, встречающихся на практике, имеет форму искаженной синусоиды (рис. 1, в). Для описания этой формы вибрации используют метод преобразования Фурье, заключающийся в том, что любую периодическую зависимость рассматривают как комбинацию ряда гармонических колебаний с взаимосвязанными частотами. Чем больше гармонических составляющих ряда, тем лучше приближение к исходной зависимости. Например, если функция x(t) может быть представлена рядом Фурье x(t)= A₁ Sinω ₁t + A₂ Sin2ω ₂t +..., то величины A₁, ω ₁; A₂, ω ₂ … называют амплитудами и частотами (первой, второй и т.д.) соответствующих гармонических составляющих. Коэффициент искажения формы кривой определяется как:

 

,

где А₁ … А_n – гармонические составляющие спектра.

Гармонические составляющие определяют частотный спектр вибрации, который представляется графическим набором дискретных линий, показанных на рис. 2.

 

Рисунок 1 – Формы вибрационных процессов

 

Рисунок 2 – Графическое изображение гармонических составляющих спектра вибрации

 

Широкополосная случайная вибрация представлена на рис.1, е. Эта форма вибрации является несколько идеализированной, редко встречающейся в реальных условиях. Однако она поддается теоретическим и экспериментальным исследованиям значительно проще, чем узкополосная случайная вибрация (рис. 1, ж), наиболее часто встречающаяся в реальных условиях.

К параметрам линейной вибрации относят перемещение, скорость, ускорение, резкость, силу, мощность. К параметрам угловой вибрации относят угол поворота, угловую скорость, угловое ускорение, угловую резкость, момент сил. К параметрам обоих видов вибраций относят также фазу, частоту и коэффициент нелинейных искажений. Мгновенное значение координаты положения точки при колебательном движении называют перемещением и обозначают s(t).

Первую производную перемещения по времени называют скоростью (v=ds(t)/dt), вторую – ускорением (a= d²s(t)/dt²) и третью – резкостью (u= d³s(t)/dt³).

Перемещение как параметр вибрации представляет интерес в тех случаях, когда необходимо знать относительное смещение объекта или деформацию. Если исследуют вибрацию машин, то измеряют скорость вибрации, поскольку именно она определяет импульс силы и кинетическую энергию.

Основным измеряемым параметром чаще является также виброускорение.

За единицу ускорения принимают значение нормального ускорения свободного падения. В этом случае амплитуда ускорения определяется из соотношения

                                 2s_о f²

                       a = ─ ─ ─ ─ ─ g,

                                5 • 10⁵

где 2s_о – размах колебаний, мкм; f - частота колебаний, Гц.

Для определения частоты, ускорения, скорости и перемещения, если известна одна из характеристик вибрационного процесса, пользуются номограммой, приведённой на рис. 3.

Рисунок 3

 

Пример 1: Заданы: частота – 1000 Гц и ускорение – 10 м/с². Нужно определит: перемещение и скорость.

Для этого из точки А (пересечения перпендикуляров частоты – 1000 Гц и ускорения 10 м/с²) следует восстановить перпендикуляры к шпалам скорости и перемещения точки пересечения перпендикуляров к этим шпалам (В и С). Дают численные значения скорости – 2 м/с и перемещения – 0, 4 мкм.

Пример 2: Заданы: перемещение равно – 1мм и частота колебания – 100 Гц. Нужно определить: скорость и ускорение.

Находим точку пересечения перпендикуляров частоты – 100 Гц и перемещения – 1мм (точка Д). Из точки Д восстанавливаем перпендикуляры к шпалам ускорения и скорости, это точки F и Е - численные значения ускорения 25д скорости 0, 7 м/с.

Для измерения мгновенных, амплитудных (пиковых), действующих и средних значений параметров вибрации в децибелах (ДБ) используется логарифмический масштаб. Это обусловлено трудностью использования линейных масштабов при большом возможном изменении значений вибрации 10¹⁰раз (от порога чувствительности колебательного ускорения а_о = 3 × 10^-4 м/с² до значений 10⁶м/с²). Уровень вибрации определяется по формуле

L_a = 20 lg а/а₀,

где L_a – уровень ускорения в ДБ; а – ускорения действующие, м/с².

Для скорости перевод в децибелы относительно условного нулевого значения уровня скорости (u_о = 5 × 10^-8м/с) осуществляют по формуле:

L_u = 20 lg v/v₀,

где L_u – уровень скорости (ДБ), v– скорость действующая, м/с.

 

Средства контроля вибрации

Это агрегатные комплексы специализированного назначения, обеспечивающие:

1. Задание и воспроизведение механических колебаний.

2. Преобразование получаемой измерительной информации в нормализованные сигналы.

3. Представление сигналов в виде удобном для управления механическими колебаниями объектов и их контроля при испытании и эксплуатации.

Диапазоны контролируемых величин:

при измерении вибрации

· диапазон виброперемещений 10^-7…10^-2 м;

· диапазон виброскоростей 10^-5…10^-1 м/с;

· диапазон виброускорений 10^-3…10⁵ м/с²;

· диапазон частот вибрации 10^-1…10⁵ Гц.

     при измерении ударных процессов

· диапазон пикового значения ускорения 10^-1…10⁶ м/с²;

· диапазон длительности ударных импульсов 10^-4…10^-1 с.

при измерении акустических шумов

· диапазон уровня шумов 20…170 дБ;

· диапазон частот 10^-1…10⁵ Гц.

Виды виброизмерительной аппаратуры:

1. Комплексы стационарных лабораторных приборов:

1.1. Многоканальные приборы: последовательного действия, параллельного действия;

1.2. Многофункциональные приборы: анализаторы вибрации, микропроцессоры.

2.  Комплексы переносных лабораторных и промышленных приборов.

3.  Комплексы приборов для испытательной техники. Приборы с управлением вибрационным процессом: по максимальному сигналу, по минимальному сигналу, комбинированные, по среднему уровню сигналов, с ЭВМ в контуре обратной связи, многокомпонентные приборы, приборы для формирования и измерения широкополосной случайной вибрации.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: