什么是旋轉(zhuǎn)機械振動的伯德圖伯德圖在工程上的用途你知道多少呢

問題1什么是伯德圖

伯德圖是指在直角坐標系內(nèi)繪制一系列振動矢量如幅值及相位隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速度變化曲線包括兩張圖一張是用于表示振動矢量的幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系圖稱為幅頻圖橫坐標為轉(zhuǎn)速縱坐標為振動矢量的幅值峰峰值一張是用于表示振動矢量的相位隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系圖稱為相頻圖橫坐標為轉(zhuǎn)速縱坐標為相位

工程上最為常見的伯德圖為振動矢量的位移幅值和相位隨轉(zhuǎn)子1倍頻變化的幅頻圖和相頻圖但有時也有隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的某個倍頻比如2X或3X等的關(guān)系曲線另外振動矢量的幅值有時也不局限于位移幅值有的還可以是速度或者加速度的幅值和相位

圖1為某旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子試驗時的伯德圖幅頻圖中橫坐標為轉(zhuǎn)速單位為rpm縱坐標為幅值單位為um相頻圖中橫坐標為轉(zhuǎn)速單位為rpm縱坐標為相位角單位為度

圖1某旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子試驗時的伯德圖

圖2為軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析與設(shè)計軟件DyRoBeS中對其他的旋轉(zhuǎn)機械進行不平衡響應分析時得到的伯德圖

圖2某旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子不平衡響應分析時的伯德圖

問題2伯德圖的用途

說起伯德圖好多人會說哦伯德圖啊我知道的可以判斷轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速啊

嗯說的沒錯伯德圖的確可以用來判斷轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速但除此之外伯德圖其他的用途你還知道哪些小編與大家一一分享

1確定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速

在某個轉(zhuǎn)速下根據(jù)伯德圖中的幅頻圖中的振動矢量幅值的波峰同時根據(jù)相頻圖中相位發(fā)生急劇變化一般相位變化要大于70此時轉(zhuǎn)速可視為該轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速如圖1中所示1400rpm即為轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速圖2中一階臨界轉(zhuǎn)速是5250rpm二階臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是是rpm

2確定同步放大系數(shù)又叫共振放大因子

同步放大系數(shù)是對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)經(jīng)過共振后1X振動放大程度的度量反映了軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)阻尼的大小具有高阻尼的系統(tǒng)往往具有低同步放大系數(shù)而具有低阻尼的系統(tǒng)則具有高同步放大系數(shù)通過伯德圖可以確定同步放大系數(shù)一般有三種方法峰比率又叫峰值比法半功率帶寬相位斜率工程上較為常用的是半功率帶寬法操作較為方便該方法由美國石油協(xié)會簽署實施在美國也叫API法半功率這個詞起源于交流電路理論將它應用于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是可以得到有意義的結(jié)果的

伯德圖的半功率點高低分別對應于轉(zhuǎn)速約為臨界轉(zhuǎn)速處振幅的70時候的轉(zhuǎn)速值標記好這些轉(zhuǎn)速后利用下列式子進行同步放大系數(shù)的計算

臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速需要一定的隔離裕度而這與同步放大系數(shù)息息相關(guān)

3確定高點和重點的關(guān)系

轉(zhuǎn)子上不平衡矢量的角位置稱為重點在不平衡力作用下軸發(fā)生彎曲變形的角位置稱為高點重點與高點之間的夾角就是高點滯后于重點的滯后角通過伯德圖可以確定過臨界轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)子的滯后角從而通過高點與滯后角就可以確定重點的位置

正確地求得機械滯后角后就可以為高速動平衡加準試重量提供正確的依據(jù)

4確定轉(zhuǎn)子初始偏擺

在低轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子的振動就是轉(zhuǎn)子的初始偏擺值較大的偏擺值會使伯德圖產(chǎn)生變形進而給出錯誤的動態(tài)振動信息因此在進行轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)試驗前需將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各處的外圓跳動和端面跳動控制在要求的范圍內(nèi)

5確定結(jié)構(gòu)共振

實測伯德圖中經(jīng)常會出現(xiàn)一些非臨界轉(zhuǎn)速的峰有時甚至非臨界轉(zhuǎn)速的峰值會比臨界轉(zhuǎn)速的共振峰值還高這些峰值可能來自于基礎(chǔ)管道軸承座等結(jié)構(gòu)共振借助于伯德圖的幅頻和相頻曲線可以做出判斷需要具體問題具體分析

6分析不平衡

在分析動平衡時借助伯德圖分析轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量所處的軸向位置不平衡振型階數(shù)

7分析啟停機過程振動

從伯德圖中可以得到不同轉(zhuǎn)速下的振動量值和相位借助該圖分析啟停機過程中振動的差別