2.2 Вибрация

В каждом механизме движущиеся детали воздействуют определенным образом на весь механизм. Эти движущиеся детали будут вызывать незначительные перемещения всего механизма, поскольку создание совершенно жесткого механизма невозможно (рис.1).

Силы, вызывающие перемещение, обычно циклические и, следовательно, действуют регулярно в одном и другом направлении.

Эти силы могут действовать в двух главных направлениях вверх и вниз и из стороны в сторону. Эти перемещения и создают вибрацию.

Направление перемещений может быть самым разнообразным, поэтому направление и место измерений определяется конкретно для каждого механизма.

Определенная степень вибрации механизма допускается по той простой причине, что она не может быть устранена.

Машины конструируются таким образом, чтобы выдержать определенный уровень вибрации в течение всего срока их службы. Этот уровень вибрации принимается за нормальный эталонный. В дальнейшем, получаемые вибрационные характеристики сравнивают с эталонными и дают заключение о состоянии механизма.

Предполагается возможность оценить:

- его внутреннее состояние,

- состояние его крепления к опоре.

Естественно, что как эталонные, так и предельные значения .. вибрационных характеристик - различны . .

Большой дизельный двигатель вибрирует больше, нежели маленький электрический мотор, т.к. возбуждающие силы сложны и весьма различны.

Уровень вибрации зависит также от способа крепления механизма - жесткого или эластичного.

Пот мере изменения эксплуатационного состояния механизма уровень его вибрации постепенно или быстро изменяется.

Износ деталей увеличивает вибрацию. Возросшая вибрация увеличивает износ.

Эталонные и предельные уровни вибрации устанавливаются экспериментально.

2.3. Измерение вибрации

Одной из характеристик вибрации является частота, обозначенная (f) и измеряемая в герцах - одно колебание в секунду (Hertz -Hz).

Если упругую пластину (рис.2) заставить колебаться, она будет это делать с определенной, ей присущей частотой - собственной частотой.

Собственная частота определяется массой (т) и упругостью (с) тела

Частота является одной из основных характеристик вибрации. Интервал в одну октаву соответствует удвоению основной частоты f₂/ f₀=2

Собственная частота вращающего элемента определяется частотой вращения

, где n об/мин (1)

В общем случае для любого работающего механизма(двигателя), включающего одну или несколько работающих элементов(цилиндров), частота действия тех или других возбуждающих сил кратно основной частоте вращения механизма и может быть определена по формуле :

f =ikn/60 Гц (2) где:

i - суммарное передаточное отношение

к - любое положительное число, определяющее кратность действия возбуждающей силы по отношению к принятой за основную частоте вращения.

Под числом (к)- понимаем число цилиндров любого поршневого механизма (двигатель, компрессор и т.п.), число сопряжений зубчатых или других колес, число зубьев в том или ином представлении , число лопастей колеса , винта и т.д. и т.п.

В практике вибрационная характеристика машины состоит из многих частотных составляющих, поэтому для основной оценки состояния механизма используется широкополосной диапазон измерений , при котором все вибрации в диапазоне больших частот измеряются одновременно.

При отклонении размеров деталей подшипников качения от номинальных возникает колебания с частотой

п - число оборотов подшипника в минуту.

Z - количество шариков

dво - диаметр внутренней обоймы по валу

d_ш - диаметр шарика

Колебания , обусловленные трением скольжения происходят, как правило , с частотами , которые можно определить как

Гц

Z-количество трущихся пар.

Вибрационная характеристика может быть представлена тремя основными показателями:

- перемещением (амплитуда)

- скоростью

- ускорением

Под перемещением понимается действительное расстояние смещения объекта, измеренное или из его спокойного состояния в одном направлении или все движение в обоих направлениях - от максимального до максимального. Смещение обычно измеряется в миллиметрах.(рис.З)

Колеблющийся элемент(механизм)движется все время с переменной скоростью , останавливаясь в крайних положениях попеременно ускоряясь и замедляясь. Ускорение измеряется в мм/сек.в кв.

Вибрацию можно оценивать ускорением или скоростью мм/сек, производя их постоянные измерения (рис.5).

В зависимости от возможностей прибора производят измерения перемещения (displacement), ускорения (acceleration) и скорости (velocity).

Амплитудное значение скорости V=S • W.

S – амплитуда колебаний, т.е. наибольшее перемещение колеблющейся точки от положения равновесия,

W – круговая частота вынуждающей силы, W =2пf. Вибрационное ускорение и скорость постоянно изменяются , "поэтому среднее квадратичное значение скорости RMS (root mean sguare velue) обычно дает наиболее достоверное максимальное значение.