1、.大學(xué)有云： “物有本末，事有終始。知所先后，則近道矣。 ”其中的道，大概就是我們常說的門道之道。我本人認(rèn)為， 沒有簡單與復(fù)雜的嚴(yán)格定義，因?yàn)樽顝?fù)雜的也可分解到最簡單的；最簡單的也可能不是每個人都能夠知道的。所謂 “知道 ”，應(yīng)先知而后道，否則只能算是了解一二罷了。說到振動的三要素， 估計沒有一個人不了解的， 不就是幅值、 頻率和相位嗎？這樣的問題未免過于簡單，大有蔑視他人之智商的嫌疑。當(dāng)我認(rèn)真研讀這區(qū)區(qū)六個字時，我發(fā)現(xiàn)這里面有很多問題并不是很清楚，知的深度不足， 但往往樂于道。現(xiàn)在想來，自己也覺得汗顏。在剛剛接觸振動的時候， 我們給振動賦予了很多美麗的稱謂，如機(jī)器的脈搏等等， 我本人也曾將振

2、動描述為機(jī)器情緒密碼。但在故障診斷中， 為什么對振動這個物理現(xiàn)象總是拿捏不準(zhǔn)，有時會望而生畏呢？答案就是 大學(xué)中的論述， 我們可能沒有把振動的本末始終弄清楚，起碼我有這樣的體會。振動因力而生， 透過支撐剛度這一非線性的“介質(zhì) ”，我們得到的振動充其量也不過是一個二次信息。所以分析振動，應(yīng)結(jié)合分析力和剛度的變化，才能夠弄清楚振動變化的本末始終。站在這個角度上看振動， 我們不會在簡單地說振動大了不好，振動小了一定好， 有時候振動峰值突然變小了， 我們就會突然不笑了，因?yàn)闃O有可能是因?yàn)橹蝿偠鹊耐蝗辉龃蠖鴮?dǎo)致振動響應(yīng)突然降低，轉(zhuǎn)子與軸承摩擦的一瞬間是不是這樣一個道理呀？1. 幅值的意義振動幅值是我們

3、最熟悉的參數(shù)，也是我們拿來衡量機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的基本參數(shù)。當(dāng)然， 對于大多數(shù)情況， 振動幅值是有使用價值的。振動標(biāo)準(zhǔn)就是基于機(jī)器轉(zhuǎn)速（與激振力頻率相關(guān)）來定義振動幅值的。但是， 按照幅值評價機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)時應(yīng)注意：對于以峰峰值計量的振動幅值，要特別注意信號的對稱性特征。 一般來說， 若振動信號分布是對稱的，說明機(jī)器振動在這個方向上的支撐剛度是均勻的；反之，若出現(xiàn)較明顯的不對稱特征，則說明該方向上支撐剛度是不均勻的，就應(yīng)查找發(fā)生這種支撐剛度不均勻的原因。同樣，以半峰值計量振動幅值時也應(yīng)注意對稱性問題。例如， 我們在測量滾動軸承引起的振動時，當(dāng)振動信號分布均勻時，即便是有明顯的沖擊特征，充其量這個階段是

4、局部故障發(fā)展期，滾動軸承仍然有一定的剩余壽命，但是振動信號呈現(xiàn)很明顯的不對稱性時， 說明滾動軸承的支撐剛度開始變得不均勻，不對稱特征越明顯， 支撐剛度均勻性越差。 我們很容易會聯(lián)想到如果軸承保持架破裂，支撐剛度就會不均勻。用信號的不對稱特征診斷滾動軸承保持架破裂非常有效，這是在實(shí)際中經(jīng)過驗(yàn)證了的。還有一種計量單位是信號的有效值，它反映了振動的平均能量，而且具有較好的穩(wěn)定性，故經(jīng)常用于機(jī)器的振動保護(hù)中。我們還是以滾動軸承為例， 從故障發(fā)展的始終順序看，當(dāng)軸承存在局部缺陷時， 峰值首先變大，但有效值不會有明顯的變化；當(dāng)局部故障發(fā)展到整個滾道時，振動的平均能量增大，即有效值增大， 標(biāo)志著滾動軸承故障

5、進(jìn)入發(fā)展期。在故障發(fā)展期， 峰值和有效值可能同步增大，等峰值不再增大時，這個時間點(diǎn)作為更換軸承的節(jié)點(diǎn)是比較安全的。因此， 有時候我們用一種計量單位來評價振動時，關(guān)注的角度是不一樣的。建議同時進(jìn)行不同的計量，通過這些計量參數(shù)的變化，可幫助我們找到故障發(fā)展的本末始終。我在綜合狀態(tài)評價體系中，采用了多參數(shù)、多角度和多尺度的“三多 ”原則，共計用了 27 項指標(biāo)評價一個測點(diǎn)的狀態(tài)，其效果還是令人滿意的。正所謂“橫看成林側(cè)成峰 ”，不同的觀察角度能夠提供的信息是不同的。2. 頻率的意義在振動標(biāo)準(zhǔn)中并非未考慮頻率的影響，但是考慮的比較粗糙，因?yàn)椴豢赡芸紤]的很細(xì)致，那;.樣也不現(xiàn)實(shí)。但是頻率的影響確實(shí)很重要

6、，這就是為什么很容易把故障診斷和頻譜分析聯(lián)系起來。都江堰的安瀾索橋的振幅大約有半米，但仍然是安全的，因?yàn)槠漕l率很低；如果一臺轉(zhuǎn)速為5000rpm 的機(jī)器振動幅值達(dá)到100 微米，估計所有的人員都會很緊張。離開了頻率，單純的幅值并不能說明什么。我們這里不說什么樣的頻譜特征與什么故障有什么關(guān)系，我們要說的是頻率在振動中的作用。在振動聯(lián)想中定義異常狀態(tài)時，其中一項是 “出現(xiàn)新的頻率成分”。一般來說， 在振動頻率結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的情況下， 相同的幅值反映了相同的工作狀態(tài)；但是當(dāng)出現(xiàn)一個或數(shù)個新的頻率成分時，一定是機(jī)器的工作狀態(tài)發(fā)生了變化。有一本振動監(jiān)測的指導(dǎo)類小冊子上有一幅頻譜示意圖，上面劃分了數(shù)種故障特

7、征頻率在頻譜上的位置， 其實(shí)就是說明當(dāng)出現(xiàn)這些特征頻率時，就表明存在這種故障了。如果我們再細(xì)分，就會發(fā)現(xiàn)， 即便是出現(xiàn)某種故障特征時，故障所處的階段不同， 起頻率特征分布也是不同的：故障初期大概只能出現(xiàn)特征頻率的基頻（這個基頻與工頻沒有任何關(guān)系，即便是與轉(zhuǎn)速成一定的比例關(guān)系，純粹是一種數(shù)學(xué)上的關(guān)系），但隨著故障的進(jìn)一步發(fā)展，會出現(xiàn)特征頻率的低次諧波和高次諧波。這就是故障發(fā)展的本末始終。在診斷滾動軸承故障時，我用的診斷模型采用了“3個頻段 6 個數(shù)值段 ”的模式類型，根據(jù)不同頻段、 不同的取值范圍、 不同的報警閾值和頻段變化特征來評價滾動軸承當(dāng)前的狀態(tài)和故障所處的階段。說到頻率， 還有一點(diǎn)需要注

8、意：不同頻率的振動對機(jī)器的影響系數(shù)是不同的。旋轉(zhuǎn)力是振動幅值最大的貢獻(xiàn)者， 能夠占到90%，如果摩擦力和沖擊里也占到90%，那機(jī)器還能運(yùn)行嗎？所以看幅值譜的時候， 還不能簡單地看誰的個兒高，還要看清它是誰。 有的頻率成分幅值高點(diǎn)兒沒事兒， 有些頻率成分露個頭就可能出事兒。看人下菜不對， 看頻率成分分析故障絕對沒錯。3. 相位的意義除了分析平衡問題，相位的地位遠(yuǎn)沒有幅值和頻率那樣受到重視。無論大家清楚與否，我們還是先把相位的定義復(fù)述一下。相位是觸發(fā)脈沖信號前沿到前振動信號的第一個正峰值的角度。即觸發(fā)脈沖在前，振動信號的正峰值在后。相，必是兩者相互關(guān)系，因此，相位是觸發(fā)脈沖和振動信號兩者之間的位置

9、關(guān)系。如果是正脈沖，則從脈沖的上升沿計算；如果是負(fù)脈沖，則從脈沖的下降沿計算。1X 信號的相位是按上述的定義計算的，2X 相位也是這樣計算的。不論是多少階振動信號的相位，都是觸發(fā)脈沖前沿到前振動信號第一個正峰值的角度，只是高階相位物理意義不明確，在實(shí)際應(yīng)用中很少涉及。在一定轉(zhuǎn)速下， 振動信號與激振力之間的角度差是恒定的，但是我們不能確定是多少，只能知道在多大的范圍內(nèi)變化。我們知道，在鍵相傳感器和振動傳感器安裝位置不變的情況下，儀器指示相位應(yīng)該是相同的。但如果是臨時安裝的傳感器，不同的儀器指示相位可能不同。若鍵相傳感器順轉(zhuǎn)動方向移動，即觸發(fā)脈沖信號滯后，儀器指示相位減?。环粗?， 儀器指示相位增大；若振動傳感器順轉(zhuǎn)動方向移動，振動信號之后，儀器指示相位增大；反之， 儀器指示相位減??；儀器指示相位變化因機(jī)組垂直和水平方向上支撐剛度特性不同未必與傳感器移動角度保持嚴(yán)格一致。;.說到相位，就不能不說一說動平衡問題。動平衡過程中需要加試重，加試重的角度對平衡效果影響很大，我們希望找到真正的不平衡角度， 這樣就可以在其相反的方向上加試重，但是這個角度我們只知道在某一個范圍內(nèi)，而不知道其確切的位置。試重角度可按以下方法反推：鍵相傳感器與鍵相標(biāo)志 （凸臺或鍵槽） 對準(zhǔn)，從振動傳感器逆轉(zhuǎn)相位角找到振動高點(diǎn)；由振動高點(diǎn)順轉(zhuǎn)滯后角，找到不平衡力