第三章機器運行時的振動和噪聲了解機器運行時的振動和噪聲產(chǎn)生的原因、檢測方法，以及振動、噪聲過大時應(yīng)采取的措施，以提高機器運行質(zhì)量和延長機器的使用壽命。第三章 機器運行時的振動和噪聲目錄第一節(jié)振動的概述

一、旋轉(zhuǎn)機械的振動二、振動的基本特性三、機床的振動第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機械的振動標準一、軸承振動的評定標準

二、軸振動的評定標準第三節(jié)振動測量

一、測量軸承振動二、測量軸振動三、頻譜分析的概念第四節(jié)油膜振蕩一、油膜振蕩的過程及危害二、油膜振蕩的頻譜圖三、軸承工作的穩(wěn)定性第五節(jié)噪聲一、聲壓和聲壓級二、噪聲的測量三、降低噪聲的途徑復(fù)習思考題第三章

機器運行時的振動和噪聲第一節(jié)

振動的概述表3-1

振動類型第一節(jié)

振動的概述一、旋轉(zhuǎn)機械的振動旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生不正常振動或振動量過大的主要原因：1）轉(zhuǎn)子不平衡量過大。聯(lián)軸器的加工誤差過大或聯(lián)軸器與軸的裝配質(zhì)量較差，造成聯(lián)軸器偏心或端面擺動。軸系對中不良。轉(zhuǎn)子上的結(jié)構(gòu)件松動。轉(zhuǎn)子與軸承系統(tǒng)的失穩(wěn)，采用滑動軸承有時產(chǎn)生的油膜振蕩。轉(zhuǎn)子有缺陷或損壞，如軸頸不圓，產(chǎn)生腐蝕、葉片斷落、轉(zhuǎn)子有裂紋等。轉(zhuǎn)子與靜止部分發(fā)生摩擦與碰撞。機械的基礎(chǔ)松動或剛性太差。機械上有關(guān)部位的熱膨脹余量不足，使轉(zhuǎn)子和軸承產(chǎn)生變形。第一節(jié)

振動的概述圖3－1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的軸心軌跡二、振動的基本特性1．轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的軸心軌跡轉(zhuǎn)子的制造精度和平衡精度無論多么高，轉(zhuǎn)子仍會產(chǎn)生一定的不平衡量，即轉(zhuǎn)子存在著質(zhì)量偏心，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力，從而使轉(zhuǎn)子軸心的運動按周向某一軌跡旋轉(zhuǎn)，而不能固定于一點。第一節(jié)

振動的概述①一階臨界轉(zhuǎn)速是最低的，在旋轉(zhuǎn)機械中遇到的機會較多；②二階及更高階的臨界轉(zhuǎn)速，只有在少數(shù)情況下才會出現(xiàn)。撓性轉(zhuǎn)子——轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速；剛性轉(zhuǎn)子——轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速2．轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子固有振動頻率相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的質(zhì)量越大，剛度越小，其臨界轉(zhuǎn)速越低；反之則越高。第一節(jié)

振動的概述圖3－3轉(zhuǎn)子振動的相位變化對于撓性轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)速要求：對于剛性轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)速要求：式中——工作轉(zhuǎn)速（r/min）；——一階臨界轉(zhuǎn)速（r/min）；——二階臨界轉(zhuǎn)速（r/min）。轉(zhuǎn)子在其支承剛度包括軸承座剛度、油膜剛度、基礎(chǔ)剛度等發(fā)生變化時，其臨界轉(zhuǎn)速數(shù)值也會產(chǎn)生一定變化。3．轉(zhuǎn)子振動的相位第一節(jié)

振動的概述三、機床的振動（1）受迫振動機床振動的種類（2）自激振動產(chǎn)生不正常振動或振動過大的原因除前述旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生振動原因外，還有以下幾種：傳動機構(gòu)的缺陷。往復(fù)移動部件在改變運動方向時慣性力較大。低速運動部件發(fā)生的張弛摩擦自激振動，使運動部件產(chǎn)生

“低速爬行”，則是由于摩擦因數(shù)的變化和聯(lián)接件剛度不足等原因所致。切削過程的間隙性所產(chǎn)生切削力的周期變化。機床基礎(chǔ)松動或基礎(chǔ)剛度太差。由地基的振動傳遞給機床等。第一節(jié)

振動的概述引起受迫振動原因一般說來，磨床顫振振幅較小，其危害性不如受迫振動；但在高精度磨削時，應(yīng)特別加以重視。電動機質(zhì)量差砂輪不平衡軸承支承剛度差間隙較大2．各類機床的振動車床的主要振動——切削時的自激振動，即顫振車床的受迫振動主要是主軸的振動和傳動系統(tǒng)的振動，尤其在高速時振動更明顯。磨床的主要振動——受迫振動第一節(jié)

振動的概述3．防止和消除機床振動的工藝方法（1）減少機床受迫振動的具體方法

1）減少外激振力，減小慣性力，采取隔振措施積極隔振，即阻止振動內(nèi)振源外傳；隔振方式消極隔振，即阻止外來振動傳入。變動振源頻率提高配合件接觸精度第一節(jié)

振動的概述（2）增強“機床——工件——刀具”工藝系統(tǒng)的剛度根據(jù)具體情況相應(yīng)采取下列措施：盡可能在接近加工處夾緊工件，使切削力接近工件夾持處。沿工件全長多設(shè)支承點，減少工件在切削力作用下產(chǎn)生變形。提高軸類工件頂尖孔的質(zhì)量。提高刀具系統(tǒng)的抗振性，主要有以下幾個方面：1）采用抗振刀具。減小刀具懸伸距離，提高刀具定位面精度。對裝在圓柱刀桿上的刀具，要采用能保證正確定心的配合，刀桿直徑要足夠大，夾緊墊圈的平行度精度要高。提高刀具的刃磨質(zhì)量。第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)機械的振動標準式中S——振動位移的雙振幅值（mm）。一、軸承振動的評定標準以振動位移雙幅值評定用振動位移值來評定機械振動水平時，是按照轉(zhuǎn)速的高低規(guī)定允許的振幅。轉(zhuǎn)速低，允許的振幅大；轉(zhuǎn)速高，允許的振幅小。以振動烈度評定振動烈度就是振動速度的有效值。振動烈度與振動位移雙幅值之間的關(guān)系為表3－4振動烈度標準第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)機械的振動標準第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)機械的振動標準剛性支承——機械主激振頻率低于支承系統(tǒng)的一階固有頻率；柔性支承——機械主激振頻率高于支承系統(tǒng)一階固有頻率。支承系統(tǒng)的固有頻率可經(jīng)實驗測得，而機械的主激振頻率，一般即為其轉(zhuǎn)速頻率。二、軸振動的評定標準以軸振動來評定機械振動的水平，可以提供確實的數(shù)據(jù)，作為分析判斷機械可否安全可靠地運行和出現(xiàn)故障時能進行振動分析的依據(jù)。第三節(jié)

振動測量一、測量軸承振動測量軸承振動時常用的是磁電式速度傳感器。1—圓柱形殼體圖3－52—引出線磁電傳感器示意圖3、8—薄膜彈簧片

4—工作線圈5—永久磁鐵

6—心軸

7—阻尼環(huán)

9—頂桿用磁電式傳感器在軸承上測量振動時，測點位置必須正確選擇。一般應(yīng)選擇在反映振動最為直接和靈敏的位置。二、測量軸振動測量軸振動的方法是采用位移傳感器。圖3－7

渦流式位移傳感器1—電感線圈

2—軸表面第三節(jié) 振動測量圖3－8

位移傳感器的安裝形式a)測量軸振動

b)測量軸向位移第三節(jié)

振動測量應(yīng)用位移傳感器測量軸振動，要求軸的被測表面有較高的幾何精度，較小的表面粗糙度和均勻的材料金相組織，否則會引起測量中的機械誤差和電氣誤差，從而影響測量的準確性。三、頻譜分析的概念各種不同頻率的振動成分綜合反映在轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子出現(xiàn)復(fù)雜的振動性質(zhì)。在這種狀態(tài)下測得的振動值，稱為通頻振動值或全頻振動值。要將通頻振動中各種不同的振動頻率一一區(qū)分開來，可使用頻率分析儀。第四節(jié)

油膜振蕩一、油膜振蕩的過程及危害油膜振蕩是轉(zhuǎn)子——軸承系統(tǒng)產(chǎn)生失穩(wěn)的現(xiàn)象之一。嚴重失穩(wěn)時，轉(zhuǎn)子振幅將會很快地發(fā)散增大，以致造成慘重的毀機事故。二、油膜振蕩的頻譜圖圖3－10油膜振蕩時的頻譜圖圖3－11半速渦動時的頻譜第四節(jié)

油膜振蕩三、軸承工作的穩(wěn)定性軸在軸承中的偏心距——基本因素軸的轉(zhuǎn)速軸的載荷潤滑油的粘度影響滑動軸承穩(wěn)定性的因素實驗研究表明：①低速時，特別是偏心距較大時，僅發(fā)生同步渦動；②速度較高時，將發(fā)生急劇增強的半速渦動；③等于或大于一階臨界轉(zhuǎn)速兩倍時，半速渦動振幅將急劇增大。高速輕載的軸最易發(fā)生油膜振蕩，高速重載的軸則不易發(fā)生振蕩。第四節(jié)

油膜振蕩2）增大軸承間隙比，軸承間隙比ψ計算式為3）增高潤滑油溫度。旋轉(zhuǎn)機械發(fā)生半速渦動或油膜振蕩時，可采取以下措施：1）增大軸承比壓，軸承的比壓計算公式為第五節(jié)噪聲表3－6

噪聲標準（單位：dB）第五節(jié)

噪聲一、聲壓和聲壓級聲音是由振動而產(chǎn)生的，其聲波作用于物體上的壓力稱為聲壓，其單位是Pa。聲壓級

表示聲音的大小，其單位為dB（分貝）。聲壓和聲壓級是評定噪聲的基本參數(shù)。聲壓p和聲壓級

之間的數(shù)學表達式為聽閾的最低聲壓級為0dB，痛閾的聲壓級為120dB。第五節(jié)

噪聲機械噪聲流體噪聲電磁噪聲噪聲來源二、噪聲的測量測量噪聲，通常使用聲級計。測量噪聲的目的是：①檢驗噪聲是否在有關(guān)允許標準范圍內(nèi)；②比較同類型（或不同類型）機器（或地點）的噪聲；③測定離噪聲源一定距離的噪聲。三、降低噪聲的途徑1．噪聲來源第五節(jié)

噪聲做好軸承的清潔工作預(yù)加載荷短期磨合后的再調(diào)整采用深溝球軸承減小滾動軸承的間隙裝配————————2．降低機械噪聲的方法降低齒輪傳動的噪聲齒輪噪聲是齒輪嚙合時的沖擊振動而引起的。1）提高齒輪制造精度。提高齒輪剛度可以提高其固有頻率，避免薄壁振動?？刂飘a(chǎn)生齒輪噪聲的外部因素、保證箱體孔的平行度精度，保證傳動軸有足夠的剛度。降低軸承噪聲降低帶傳動的噪聲平帶應(yīng)盡量選用無接頭的；必須接頭時，應(yīng)選用不會使接頭硬化的膠合劑。使用多根V帶時，其長度要一致。降低聯(lián)軸器裝配不良所產(chǎn)生的噪聲即使使用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸，也應(yīng)從工藝上和安裝時保證盡可能高的同軸度。降低箱壁和罩殼的振動噪聲適當增加肋板以減少薄壁面積，從而提高箱體剛度，是降低箱壁和罩殼噪聲的有效方法。第五節(jié) 噪聲第五節(jié)

噪聲采用吸聲的方法吸聲材料有多孔性吸聲材料，如玻璃棉、礦渣棉、石棉、泡沫塑料以及毛氈、木絲板等。采用隔聲的方法所謂隔聲就是將聲源封閉在一個小的空間內(nèi)，使它與周圍環(huán)境隔絕，或者在聲波傳播的途徑上用屏蔽物遮擋（部分遮擋）。消聲噪聲中有相當一部分噪聲是由于急速的氣流所產(chǎn)生的。在聲源處控制氣流噪聲是相當困難的，因此一般都采用消聲器來達到降低噪聲的目的。旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生過大振動的原因有哪些？轉(zhuǎn)子振動的基本原因是什么？其軸心軌跡是怎樣的什么是單振幅？什么是雙振幅？為什么轉(zhuǎn)子在圓周方向上各處的振動值會不同？什么是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速？什么是剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子？支承剛度變化對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速有什么影響？什么是振動的頻率和相位？什么是轉(zhuǎn)子上的重點和高點？重點的位置在工作中會變化嗎？轉(zhuǎn)子振動的相位角隨轉(zhuǎn)速高低，會有什么變化？車床產(chǎn)生受迫振動和自激振動的主要原因是什么？試述磨床產(chǎn)生受迫振動和自激振動的主要原因。提高工藝系統(tǒng)抗振性的措施主要有哪些？減少受迫振動可采用哪些主要方法？怎樣