机械振动案例分析
机械振动原理的应用案例
机械振动原理的应用案例1. 弹簧振子•案例描述：弹簧振子是机械振动中常见的一个案例，通过调整弹簧的初始位置和质点的质量来研究振动的特性。
•案例分析：–弹簧振子的基本原理是质点在弹簧作用下发生周期性的振动。
–当质点受到外力作用时，会出现振动现象，振动的特性包括振幅、周期、频率等。
•案例应用：–在建筑工程中，可以利用弹簧振子的原理设计减震系统，以抵消地震等外力对建筑物的影响。
–弹簧振子还可以应用于仪器和设备中的振动控制系统，如汽车悬挂系统和机械结构的振动减小系统。
2. 动力摆锤•案例描述：动力摆锤是一种利用机械振动原理来产生动能的装置，由摆锤和驱动器组成。
•案例分析：–动力摆锤的基本原理是通过摆锤的周期性摆动，将机械能转化为动能。
–摆锤的运动过程中，驱动器通过传递力量给摆锤，使其继续摆动，并且产生更大的动能。
•案例应用：–动力摆锤被广泛应用于发电站和工厂的能量回收系统中，以提高能源利用效率。
–在交通工具中，动力摆锤也可以作为动力传动装置，用于提供动力和减少能量消耗。
3. 震动筛网•案例描述：震动筛网是一种基于机械振动原理工作的筛分设备，广泛应用于矿石分类和颗粒物筛分等领域。
•案例分析：–震动筛网通过振动力将颗粒物在网面上进行筛分，根据颗粒物的大小和形状分别进行筛分和分离。
–筛分过程中，颗粒物受到机械振动的作用，产生相对运动，通过筛孔的大小来分离颗粒物。
•案例应用：–震动筛网广泛应用于矿山、建筑材料、化工等工业领域，用于颗粒物的筛分和分级。
–在环保领域，震动筛网也可以用于固液分离、废弃物处理和废水处理等环境工程。
4. 随机振动识别•案例描述：随机振动识别是一种利用机械振动信号进行故障诊断的方法，通过分析振动信号的频谱和特征来判断设备的状态。
•案例分析：–随机振动信号是由于设备的非理想性和环境的随机变化引起的。
–通过振动信号的频谱分析、时间序列分析和特征提取等方法，可以识别设备故障的类型和程度。
•案例应用：–随机振动识别被广泛应用于工业设备和机械设备的故障诊断和预测维护。
旋转机械振动分析案例 ppt课件
d.保持架故障： f (Hfz0 ) { fi [1 d (cos) / D] fo[1 d (cos) / D]} / 2
式中：
n径-滚、动α-体接数触、角f、r-内ffi0、外f环o12几相f分r (对1别转为Dd速内co频外s率环) 、转d速-滚频动率体，直二径者、方D向-节一圆致直
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波形出现“削顶”
丰富的高次谐波
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滚动轴承故障的振动诊断及实例
1. 滚动轴承信号的频率结构 滚动轴承主要振动频率有：
（1）通过频率 当滚动轴承元件出现局部损
伤时（如图中轴承的内外圈或 滚动体出现疲劳剥落坑），机 器在运行中就会产生相应的振 动频率，称为故障特征频率， 又叫轴承通过频率。
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该机组自1986年1月30日以后，测点③的振 动加速度从0.07g逐渐上升，至6月19日达到 0.68g，几乎达到正常值的10倍。为查明原因， 对测点③的振动信号进行频谱分析。
轴承的几何尺寸如下： 轴承型号：210； 滚动体直径：d＝12.7mm； 轴承节径：D＝70mm； 滚动体个数：z＝10； 压力角：＝00。
um P－P
H
85
30
V
15
6
A
28
28
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振动信号所包含的主要频率成分都是奇数倍转频，尤以3倍 频最突出。另外，观察其振动波形振幅变化很不规则，含有 高次谐波成分。根据所获得的信息，判断汽轮机后轴承存在 松动。
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停机检查时发现汽轮机后轴承的一侧有两颗 地脚螺栓没有上紧，原因在于预留热膨胀间隙过 大。后来按要求旋紧螺母，振幅则从85μm下降 至27μm，其余各点的振动值也有所下降，实现 了平稳运行。
振动分析案例(48个实例)
实例No.3 某汽轮机叶片断裂故障
转子不平衡 !
上海石化自备电厂5#汽轮机轴承座振动速度突增至5. 25毫米/ 秒， 有效值，而6#机仅为0. 466毫米/秒，有效值；振动速度频谱均为 一倍转速频率50赫兹。诊断为转子不平衡，据历史经验，汽轮 14 机叶片又断了!停机检查证实的确断了五片转子叶片!
故障诊断应用实例精选 -------(48例)-------1
Contents目录
实例No.1某压缩机组振动频谱分析 实例No.2某 30万吨/年乙烯装置裂解气压缩机组转子 动不平衡故障 实例No.3某汽轮机叶片断裂故障 实例No.4某透平膨胀机叶片断裂故障 实例No.5某锅炉风机地脚螺栓松动故障 实例No.6某大型风机轴承座松动故障 实例No.7某油气田平台中甲板压缩机平台振动故障诊断 实例No.8某循环气压缩机管道振动和噪声故障 实例No.9某原油泵进口管道共振故障的诊断和排除 实例No.10某立式泵严重共振引起叶轮轴疲劳断裂故障的诊断 实例No.11某往复式空压机的出口管道共振故障的诊断 实例No.12某锅炉给水泵的流体动力振动故障的诊断 实例No.13某除尘风机组轴承座刚性差及流体动力激振振动故障的诊断 实例No.14某汽轮机转子摩擦和滚动轴承故障 实例No.15某送风机电动机转子与定子相磨故障的诊断 2 实例No.16某螺杆式压缩机转子磨损故障的诊断
振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息
电机转速N0=1480转/分 =24.6667赫兹
9999999
压缩机转速N1=6854.7转/分 =114.245赫兹 小齿轮齿数Z0=38 大齿轮齿数Z1=176 齿轮啮合频率Fm=N0Z0 =N1 Z =4341.3赫兹 齿轮边带频率Fb=Fm±i N0或 Fm ±i N1
设备维修经典案例分析
唐山分公司一厂设备部设备管理典型案例一、案例正文和案例分析1.一线篦冷机液压管路改造：原篦冷机液压管路使用已到寿命，经常发生液压主管路焊口裂缝漏油现象，2013年累计漏油3.5吨以上，停窑次数达到5次以上，增加较多油耗损失并严重影响窑运转率利用2013年底大修期间，进行一线篦冷机整体管路改造，将主管路改到风室外部，出现问题不用停机条件下可在外面操作修复，同时可避免二次污染；液压缸各支管路增加阀门，可快速有效排查工作异常液压缸；液压管路整体布局重新敷设，减少弯头数量，降低压力损失；泵站出口管路改为高压软管，较少液压冲击引起的振动。
为了进一步避免一二线篦冷机液压油管坏后造成油箱大量跑油。
将一二线篦冷机油箱液位控制改为模拟量带数显液位计，中控室上位画面添加液位显示，液位曲线与液位报警报警。
原来为液位继电器控制，低位报警与低位停车相差100mm，高位报警与停车值相差450mm。
改完后油位显示809mm。
将高位报警设为815mm，低位报警设为790mm ，低位停车设为780mm，延时5秒停篦床改造后液位控制更加精确，液压油管漏油后跑油量由原来的10cm，变为2cm，每次减少跑油量300公斤。
改造后运转良好，未出现漏油现象，管路整体振动较原先有明显好转。
2.二线水泥A磨1#选粉机变频器改造：电机型号TIM-FCKTW-FW-6 380V 90KW该电机型号老，水电阻调速落后，不节能启动有冲击，且滑环碳刷维护量大价格高。
测速机故障较频繁，调速范围小，调速精度差调速不平滑。
调节范围有限选粉细度对水泥质量有影响，更换变频器型号AB-ACS800。
改造后效果：1、电耗大幅度下降，原电机额定电流为180A，现改造后电机实际运行电流平均为50A左右，电能利用率大幅提高。
2、设备运行状况大为改善，调速精度提高，平滑调速运转，设备启动冲击减小。
3、水泥细度调节更加有效，更大范围内调节细度，有利于水泥生产质量。
该风机原每小时耗电量为90KW\H，项目建成后每小时可节电约30 KW\H，按年运转率为73%计算可节电：平均电价为0.5元计, 每年可节省9万元。
《简谐运动》典型案例分析
《简谐运动》典型案例分析本资料为woRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址人类生活在运动的世界里,振动就是其中一种较为常见的形式,如图所示的钟表利用了钟摆的振动来进行计时,蹦极运动的运动员利用弹性绳沿竖直方向上下运动,琴弦的振动让人们欣赏到优美的音乐,地震可能会给人类带来巨大的灾难……振动现象比比皆是,与我们的生活密切相关。
因此,认识并理解振动,掌握物体振动的规律很有必要。
振动的物体千姿百态,各物体的振动情况也不尽相同,不可能对所有物体的振动规律全部描述一遍,但我们仍用研究问题的基本方法来研究振动——将复杂的振动看成几个简单振动的合振动。
在本章中,我们着重分析两种最简单的振动模型,学习如何描述振动,掌握两种简单振动模型所具有的性质。
课时11.1 简谐运动1.知道什么是弹簧振子,领会弹簧振子是理想化模型。
2.通过观察和分析,理解简谐运动的位移—时间图象是一条正弦曲线。
3.经历对简谐运动的运动学特征的探究过程,加深领悟用图象描绘运动的方法。
重点难点:理解简谐运动的概念,理解简谐运动位移—时间图象的意义。
教学建议:对于本节课的教学,首先通过学生身边和生活中实际的例子引出振动的概念;而后按从简单到复杂、从特殊到一般的思路,从运动学的角度认识弹簧振子,通过演示实验得出弹簧振子的振动图象;再通过数据分析揭示出弹簧振子的位移—时间图象是正弦曲线,然后从其运动学特征给出简谐运动的定义,并进一步引导学生认识简谐运动是一种较前面所学的直线运动、曲线运动更复杂的机械运动;最后回归生活和应用举例,使学生知道机械振动是一种普遍的运动形式。
导入新课:随着社会经济的发展,我国高层建筑与超高层建筑越来越多。
高层建筑受地面震动和风力的影响较大,其力学稳定性很重要。
建筑受到风荷载的作用,高度增加,横向振幅增大。
例如,100层建筑横向振幅达1m左右。
从本节开始,我们要学习物体振动所遵循的规律。
.弹簧振子平衡位置:做往复运动的物体原来①静止时的位置叫作平衡位置。
workbench随机振动实例
第N章随机振动案例下面介绍对一个任意模型加载中国军用标准中振动试验标准所规定的功率密度谱来演示ANSYS WOKBENCH 14.0 机械设模块动力学分析中随机振动分析模块的基本操作过程。
1.5.1案例介绍本案例主要参考了GJB150.16-1986：《中华人民共和国国家军用标准--军用设备环境试验方法--振动试验》。
其部分内容如下：“本标准规定了军用设备振动试验方法，是制订军用设备技术条件或产品标准等技术文件的相应部分的基础和选则依据”。
根据标准第2.3.1条规定，“作为固紧货物的设备通过陆地、海上或空中运输时都将遇到这种环境。
陆上运输环境比海上或空中更为严重，而且所有海上或空中运输的前后都将包括陆上运输，因此以陆上运输来作为基本运输环境。
陆上运输环境包括公路运输和铁路运输，而公路运输比铁路运输更为严重因此以公路运输来作为运输环境。
公路运输的环境是一种宽带振动，它是由于车体的支撑、结构与路面平度的综合作用产生的。
设备的运输一般是指从制造厂到用户以及用户之间所经受的典型环境。
这些运输科分为两个阶段，公路运输和野战任务运输野战任务运输通常是由双轮拖车，2.5~10T的卡车，半拖车和（或）履带车来完成，典型举例是500KM。
路面条件差，在战斗环境下将经历恶劣的路面和原始地形”。
由于野战运输环境下的功率密度谱的振动更强，故笔者选用了标准中规定了第一类设备在“基本运输环境”中第98，99页“双轮拖车环境”的功率密度谱。
本次通过使用军用标准中激励相对较强的功率密度谱进行分析，可以体现较为严格的环境从而更完整的展示结构在随机振动激励下的各种响应情况。
1.5.2启动Workbench并建立分析项目(1) 打开ANSYS WORKBENCH 14.0，并双击Toolbox（工具箱）→Analysis System（分析系统）→Model（模态分析），如图-1所示。
（2）单击Random Vibration（随机震动）模块，按住鼠标并将其拖动到项目管理区分析项目A6 Solution（分析）中。
火力发电厂旋转机械振动实例
二 XX 厂#42 凝结泵振动处理 1 振动概况
#42 凝泵电机小修前振动正常，小修时更换了泵与电机的连接短轴，并对电 机进行了检查。小修后电机振动超标，动平衡加重后振动在 100um 左右，偏大。 2 振动分析及处理
#42 凝泵投入运行后，电机振动数值较动平衡后有所增加，且随着运行时间 的增加，振动有不断上涨的趋势。被迫切换到 41 凝泵运行。在 41 凝泵运行的情 况下，对 42 凝泵电机振动进行了测量。测量结果表明，电机上轴承南北方向振 动很不稳定，在 90~180μm 之间波动；东西方向相对稳定，基本保持在 150~160 μm。对其进行频谱分析，发现南北方向工频成分只有 70μm 左右，但却存在着 大量的低频成分，这也是该方向振动不稳定的主要原因；而东西方向以工频成分 为主，低频成分很少。
通过分析以上 2 瓦轴振异常的特点，发现 2 瓦轴振在 5100rpm 附近的变化 类似于通过临界转速的情况，而从现场了解到的情况是该转子 1 阶临界转速在 2600rpm 左右，不是临界；而振动的变化又表现为两倍频的变化，属于 2 倍频共 振，可能的原因为 2 瓦轴振探头的自振频率与轴振 2 倍频率靠得太近造成的探头 共振。这种情况下转子的真实振动并不大（相邻 1 瓦轴振很稳定）。
启动，小机轴振异常，最大达到 90um 以上。 2 振动分析及处理
现场数据表明，转速在 4600rpm 以下时小机振动正常；超过 4600rpm 后， 振动开始增加且波动很大，极不稳定，轴振超过报警值 56um，最大达到 90um 以上。通过分析，发现引起轴振不稳定波动的原因主要是存在一个频率为 55Hz 左右的分量（与转子临界 3100rpm 比较接近），而工频分量一直很小而且稳定。
机械振动测试技术与案例分享
北京东方振动和噪声ห้องสมุดไป่ตู้术研究所
振动.应变.声学.冲击 全面解决方案
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3.传感器与仪器使用注意事项
★应变测试时，发现电桥无法平衡怎么办？ a. 检查应变片是否绝缘、检查应变片桥路是否接对，应 变仪上桥路档位选择是否正确 b.用万用表量应变片电阻：标准应该为120欧姆，如果过 大，如到达131欧姆，则是由于电阻过大无法平衡。解 决方法如下： ◆更换电阻小的导线，或缩短导线长度；
1.试验概述 2.试验仪器 3.测点布置 4.测试过程 5.测试结果
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1.试验概述
对某型号电机转子进行了双面动平衡测试，通过 动平衡测试，得到两个不平衡面的不平衡量及相位， 最后给出平衡该不平衡量所需加的配重及相位。
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2.试验仪器
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3.测点位置
本次试验属于双面动平衡，将被测对象某发电 机转子放置于平衡机上，在两个平衡面的径向 分别放置一个加速度传感器测量两个平衡面的 不平衡量，通过转速传感器测量转速和振动相 位。
26168.175
510.00375
峭度指标
3.185709
3.125752
3.323581
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5.测试分析
（3）频域分析——齿轮箱二级行星级
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5.测试分析
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高架桥上的吸声屏障
高架桥上的吸声 与隔振组合屏障
在坦克炮塔内，陀螺仪、加速度计及角 度传感器不断地测定各种运动载荷，车载计算 机根据这些信息计算并发出抵消这些运动的控 制指令，通过伺服系统使炮塔相对于底盘水平 转动、火炮相对于炮塔高低俯仰，从而使坦克 即使在不断颠簸的运动中也能将火炮准确地对 准目标。
机械振动案例分析
组员：
机械振动的发展历史 振动带来的危害及其控制 振动的利用
振动是在日常生活和工程实际 中普遍存在的一种现象，也是整 个力学中最重要的研究领域之一。
机械振动的发展历史概述
人类对振动现象的认识有悠久的历史，早在公元前6世纪 ,Pythagoras发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一半 可发出高一音阶的音符，战国时期的古人已定量地总结出 弦线发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增 加一份可确定相隔五度音程的各个音，公元前6世纪成书的 《旧约・约书亚记》记载共振现象,城墙在齐声呐喊中塌陷; 成书于战国时期的《庄子・徐无鬼》更明确记载了共振现 象“鼓宫宫动,鼓角角动,音律同矣”;成书于公元2～5世纪 的《犹太法典》第二章也描述一种共振象,“公鸡把头伸进空 的玻璃容器内啼鸣致使容器破碎”。
机械振动，是指物体(系)在平衡位置 (或平均位置)附近来回往复的运动。
●引起噪声污染； ●影响精密仪器设备的功能，降低机械加 工的精度和光洁度； ●消耗机械系统的能量，降低机器效率；
●使结构系统发生大变形而破坏，甚至造 成灾难性的事故，有些桥梁等建筑物就是 由于振动而塌毁；
●机翼的颤振、机轮的摆振和航空发动机 的异常振动，曾多次造成飞行事故；
出来。
因振动切削机理与普通切削不同，使其具有如下现象 及效果。
1）切削抗力显著降低。 2）加工精度明显提高。 3）切削温度显著降低。 4）切削过程比较顺利。 5）加工表面质量可以得到改善
车载火炮稳定系统
振动引起的转子系统破坏
如果在加工时有强迫振动，又称为激励振动，它是由周期变 化的激振力所引起的，例如主轴回转不平衡、电机振动、传 动部件有缺陷，以及周围有振动源通过地基传给加工设备的 振动等，都会产生振纹。电机是主要动力源，也是振动源，
电机的振动对加工的影响很大。
汽车发动机的曲轴在工作时会发生 扭振现象，其内因是曲轴不仅自身 具有惯性，而且还有弹性，由此确 定了曲轴本身固有的自由扭转特性， 而其外因则是作用在曲轴上周期性 变化时的激振力矩，例如：大爆发 的活塞惯性力、曲柄连杆机构的惯 性力和重力、附件的不规则阻力矩 和外界作用力，这些力矩是曲轴产生扭振的能量来源，只 要机器运行，这些激振力矩就存在强迫扭振就持续发生， 使得轴在运转时产生剧烈振动。
●恶化飞机和车船的乘载条件，等等。
地震，群灾之 首。强烈的破坏性 地震瞬间将房屋、 桥梁、水坝等建筑 物摧毁，直接给人 类造成巨大的灾难， 还会诱发水灾、火 灾、海啸、有毒物 质及放射性物质泄 漏等次生灾害。
印度洋强震引发海啸席卷南亚东南亚
建造结构振动台模型试验
一种吸声型的声屏障结构
利用声屏障将声源 和保护目标隔开
振动切削
振动切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振动，使 加工过程变为间断、瞬间、往复的微观断续切削过程。振动切 削方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于60年代提出 的。目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥地利、英国等开展了广泛源自研究与生产应用。振动切削原理
振动切削理论是在切削过程中加入了超声振动。由工业金刚石颗粒制 成的铣刀、钻头或砂轮，在加工过程中对零件表面进行20000次/秒的连续 敲击，即使是高硬材料，在如此高频的振动敲击下，一个很小的切削力也 可将其瓦解。振动切削机床的进给力还是很大的，因此在振幅的最高点， 附在刀具上的金刚石颗粒以撞击方式将零件表面材料以微小颗粒形式分离
在振动力学研究兴起之前,有两个典型的振动问题引起注 意,即弦线振动和单摆摆动。弦线振动是无穷多自由度连 续系统的振动,单摆摆动是单自由度离散系统的振动,振幅 不大时都可认为是线性的.单摆振动比较简单,对后来线性 振动的发展影响不大。
1678年Hooke提出弹性定律,建立了弹性体变形与恢复力 间的线性关系,引入了振动系统的基本组成部分——弹簧， 1678年，Newton在其划时代的《自然哲学之数学原理》 中建立了运动变化与受力间的关系,使振动问题的动力学 研究成为可能,他也定义了振动系统的另一基本组成部分— —质量,假设了介质阻力与速度及速度平方成正比,形成阻 尼概念的雏形。
振动的利用
“振动利用工程学” 是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的 一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说， 目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多， 在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水 利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加 工、农田耕作以及在人类日常生活过程中。
曲轴的破坏
曲轴按照激振的频率进行强制振动，当激振 频率与曲轴本身的固有频率相同时，就会产生共 振。当扭振应力超过轴系所能承受的应力时，曲 轴将产生断裂。
防止曲轴破坏的解决办法
在设计新型的内燃机过程中,就应注意设计方案和设计参 数的选择,不要使所设计的内燃机工作在临界转速内,必要 时可以通过改变曲轴的刚度、各个转动系统的转动惯量等 设计参数,以及采用内磨擦较大的材料(如球墨铸铁)来制做 曲轴,从而改变整个轴系的自振频率,避免内燃机在工作转 速范围内产生共振。当采取一定的措施后还不能解决问题, 最常用的办法就是在曲轴自由端安装减振器。
战国初期为了防御敌国的地道战术在《墨子．备学 篇》记载了一种防御方式 ，守军在城内沿城墙根约 每隔6米挖一口井。深约3米左右。让陶工烧制坛子 ，有耳朵灵敏的人日夜值班，并将耳朵贴在坛口侦 听。如果敌人正在挖地道，通过坛中的声音就能觉 察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞，还能从不 同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位 。这个方法很有振动学理论根据。因为敌人挖地道 的声波经同地下传到坛子，坛子内空气柱发生共鸣