《冶金机械设备维修》教案

《冶金机械设备维修》教案

学习情景：设备状态检测与故障诊断

授课日期授课时数授课形式项目教案法模块二振动监测与诊断

教案目的、了解振动基本知识。

、掌握振动诊断技术的原理和振动监测方法。、了解振动诊断的作用及意义。

、培养学生职业责任感及自学能力。

教案重点、难点重点：振动诊断技术的原理和监测方法难点：振动监测的实际运用

课外作业阅读专业杂志及书籍，多参加实际锻炼

课后体会

讲授方法得当，层次分明，重点突出，启发思维，互动良好

授课主要内容或纲要使用教具、挂图

或其它教案手段

时间分配

●课程介绍、学习要求：

振动诊断是设备状态监测与故障诊断常用技术之一。通过学习，训练学生针对冶金机电设备的常用

旋转零件进行振动诊断，能合理确定诊断策略，选取恰当的诊断方法，并能熟练使用各种常见检测仪器。

●总结

、讲解了振动相关基础知识及振动诊断方法。

、结合实际讲解振动诊断的应用。

●布置作业

1、振动诊断实施要点演示文档（）、

机电设备载

体、各类维修

技术工器具

和材料、技术

资料

引题分

钟；授课

分钟；实

训分钟；

总结分

钟

振动监测与诊断

机械振动是工程中普遍存在的现象，机械设备的零部件、整机都有不同程度的振动。机械设备的振动往往会影响其工作精度，加剧机器的磨损，加速疲劳破坏；而随着磨损的增加和疲劳损伤的产生，机械设备的振动将更加剧烈，如此恶性循环，直至设备发生故障、破坏。由此可见，振动加剧往往是伴随着机器部件工作状态不正常、乃至失效而发生的一种物理现象。据统计，有以上的机械故障都是通过振动反映出来的。因此，不用停机和解体，通过对机械振动信号的测量和分析，就可对其劣化程度和故障性质有所了解。另外，振动的理论和方法比较成熟，且简单易行。所以在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，振动检测技术是一种普遍被采用的基本方法。

研究振动问题时，一般将研究对象（如一部机器、一种结构）称为系统；把外界对系统的作用或机器自身运动产生的力，称为激励或输入；把机器或结构在激励作用下产生的动态行为，称为响应或输出。振动分析（理论或实验分析）就是研究这三者间的相互关系。

所谓振动诊断，就是对正在运行的机械设备进行振动测量，对得到的各种数据进行分析处理，然后将结果与事先制订的某种标准进行比较，进而判断系统内部结构的破坏、裂纹、开焊、磨损、松脱及老化等各种影响系统正常运行的故障，依此采取相应的对策来消除故障、保证系统安全运行。振动诊断还包含对其环境的预测，即已知系统的输出及系统的参数（质量、刚度、阻尼等）来确定系统的输入，以判断系统环境的特性，如寻找振源等问题的研究。

一、振动诊断基本知识

图重物随时间的运动图

、什么是振动

振动是物体的一种运动形式，它是指物体在平衡位置上作往复运动的现象。例如图所示的弹簧质量系统中重物的运动就是振动的一个典型例子。

重物从平衡位置移动到上极限位置，再返回经过静平衡位置移动到下极限位置，又返回移动到静平衡位置，为一个运动循环，即往复振动一次。这个运动循环连续不断重复就是该重物的振动。

图右面是重物振动位移随时间变化的运动图，它是一条正弦（或余弦）曲线。这种正

弦振动，称之为“简谐振动”，它是一种最简单的振动。

各种机器设备是由许多零部件和各种各样的安装基础所组成，这些都可认为是一个弹性系统。某些条件或因素可能引起这些物体在其平衡位置附近做微小的往复运动，这种每隔一定时间的往复性机械运动，称为机械振动。

由于各种系统的结构、参数不同，系统所受的激励不同，系统所产生的振动规律也各不相同。根据振动规律的性质及其研究方法，振动可分为确定性振动和随机振动两大类。

确定性振动的规律可以用某个确定的数学表达式来描述，其振动的波形具有确定的形状。其振动位移是时间的函数，可用简单的数学解读式来表示，为：()。

随机振动不能用确定的数学表达式来描述，其振动波形呈不规则的变化，只能用概率统计的方法来描述。

在机械设备的状态监测和故障诊断中，常遇到的振动多为周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动等，以及其中几种振动的组合。周期振动和准周期振动属确定性振动范围，由简谐振动及简谐振动的叠加构成。

、振动的表示方法

（）确定性振动

）简谐振动

简谐振动是机械振动中最简单最基本的振动形式，了解它的特性，对了解其它振动的特性和掌握振动监测诊断技术都十分重要。若物体振动时其位移随时间变化的规律可用正弦（或余弦）函数表示，则这种周期振动就称为简谐振动。其数学表达式为

=+（—）

x A tωϕ

sin()

式中x——物体相对平衡位置的位移；

A——振幅（又称峰值），表示物体偏离平衡位置的最大距离（称为峰峰值）；单位为毫M（mm）；

ω——振动的角频率，表示2π秒内的振动次数或称圆频率；

ϕ——振动的初相位角，用以表示振动物体的初始位置，单位为弧度（rad）。

振幅表示振动的大小，而角频率ω表示振动的快慢。如果已知某物体作简谐振动，且已知（或测出）A、ω及ϕ，就可以完全确定该物体在任何瞬时的位移。简谐振动是确定性振动，其特性取决于A、ω、ϕ三个参数，这三个参数在设备诊断中有着重要的意义，因此，A、ω及ϕ称为简谐振动的三要素。

）周期振动

若振动波形按周期重复出现，也就是

=+(0,1,2

()()

x t x t nT

n=……）（—）

成立时，称为周期振动，相对简谐振动而言，一般它是一个复杂的周期振动，是由一

ϕ）组成，实践中产生复杂周个静态分量0X和无限个谐波余弦分量（振幅为n X，相角为n

期振动的情况远多于产生简谐振动的情况。事实上，简谐振动往往是复杂周期振动的一种近似表示。