Общие сведения о вибрации

Колебания.

Колебаниями скалярной величины называют процесс поочередного возрастания и убывания обычно во времени значений какой-либо величины (в области вибрации термин "колебания" применяется только для случаев изменения величины во времени, а величина, значения которой колеблются, называется колеблющейся величиной).

Механическими колебаниями называют колебания значений кинематической или динамической величины, характеризующей механическую систему.

Гармонические колебания.

В простом случае вибрирующая поверхность (точка поверхности, тело) совершает колебания содержащие составляющую лишь одной частоты, при этом координаты колеблющейся точки определяются уравнением

— называется циклической или круговой частотой (производная по времени от фазы гармонических колебаний).

Такие колебания называются синусоидальными (гармоническими) и определяются рядом следующих параметров:

период (Т) — наименьший промежуток времени, по истечении которого повторяется каждое значение изменяющейся величины и направление ее изменения, измеряется в единицах времени — с , мс (1/1000 с), мкс (1/1000000 с);

, измеряется в Герцах (или циклах в секунду). Один Герц есть частота такого периодического колебания, период которого равен одной секунде;

Полигармонические колебания.

Полигармонические колебания - периодические колебания величины, характеризующей колебания, которые можно представить в виде суммы гармонических колебаний (гармонических составляющих)

— амплитуда, частота и начальная фаза 1-й гармонической составляющей.

Вибрация.

Вибрация — движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин (виброускорения, виброскорости и виброперемещения). Другими словами вибрация — колебания тела или отдельных его частей относительно нейтрального положения, меняющиеся во времени в определенных пределах.

Различают абсолютную и относительную вибрации.

Абсолютная вибрация — колебания тела около положения своего равновесия (например, вибрация корпусов машин, фундаментов, трубопроводов относительно Земли), другими словами, колебания тела в абсолютной системе координат, см. рис. а2-03.

Рис. а.2—02. Шейка вала в подшипнике скольжения колеблется относительно оси вкладыша подшипника (или корпуса подшипника).

Относительная вибрация - колебания одного тела относительно другого (например, вибрация вала относительно корпуса подшипника, см. рис. а2-02).

Источником вибрации в простейшем случае является условная точечная масса А с заданным эксцентриситетом (приводящая к появлению при вращении центробежной силы), вызывающая во время вращения ротора переменные нагрузки на опорах и его изгиб, называемая неуравновешенной массой (точечной неуравновешенной массой). Фазы вибрации связывают с угловым положением ротора. В простом случае разберем фазу вибрации на частоте вращения ротора. Для определения точки начала отсчета фазы на ротор наносится метка В (см. рис. а2 —03). Фазой вибрации принято считать угловое положение метки в момент максимального положительного отклонения вибрирующей поверхности от положения равновесия. Как видно из рис. а2 — 03 начальная фаза вибрации ф определяет положение неуравновешенной массы А относительно метки на роторе В.

Встречающиеся на практике вибрации обычно являются сложными полигармоническими вибрациями, т.е. содержат гармонические составляющие различной частоты.

На основе лишь амплитудно — временного графика нельзя определить ни величину, ни частоты отдельных составляющих сложного колебательного процесса.

Параметры вибрации и единицы их измерения.

Для количественной оценки механических колебаний молено использовать разные параметры: размах, пиковое значение, среднее значение, среднеквадратическое значение.

— разность между наибольшим и наименьшим значениями колеблющейся величины, равный для моногармонической вибрации двойной амплитуде.

— наибольшее абсолютное значение максимальных отклонении колеблющейся величины. Различают также положительное и отрицательное пиковые значения.

— величина, определяется выражением:

Среднее значение для моногармонической вибрации — 0,637 га.

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 значение (амплитуда) эффективно при оценке кратковременных механических ударов и т.д. Однако пиковое значение отображает только максимальное значение исследуемых колебаний, а не их временное развитие.

Среднее значение отображает временное развитие исследуемых колебаний, но его практическое применение ограничено ввиду того, что оно не имеет непосредственной связи ни с какой физической величиной этих колебаний.

Среднеквадратическое значение (СКЗ) является самым важным, так как в нем учитывается временное развитие исследуемых колебаний и оно непосредственно отображает значение, связанное с энергией сигнала и, следовательно, разрушающей способностью этих колебаний.