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設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷condition detection and fault diagnosis for equipment,第2講 機(jī)械振動(dòng)理論概述,機(jī)械振動(dòng)分析與測(cè)量的重要性,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的故障種類很多，很復(fù)雜，可用于測(cè)試與診斷的信息包括溫度、聲響、變形、應(yīng)力及潤(rùn)滑滑的物理化學(xué)參數(shù)等。機(jī)械設(shè)備的作用是傳遞力和運(yùn)動(dòng)，其中任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件或與之相關(guān)的零件出現(xiàn)故障，必然破壞機(jī)械運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，在傳遞力的參與下，這種力和運(yùn)動(dòng)的非平穩(wěn)現(xiàn)象表現(xiàn)為振動(dòng)。因而在眾多的診斷技術(shù)中，沒(méi)有任何技術(shù)能比振動(dòng)信號(hào)分析更深刻地了解機(jī)械設(shè)備的狀況。,機(jī)械振動(dòng)分析與測(cè)量的重要性,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,另，由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中易出現(xiàn)安裝質(zhì)量影響（如不對(duì)中）或受工藝外力作用（如喘振）而產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象，其大小與安裝質(zhì)量和使用中的故障直接關(guān)系，由此可見(jiàn)，振動(dòng)分析與測(cè)量在診斷機(jī)械故障中有著重要的地位。當(dāng)然，振動(dòng)分析對(duì)不影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的故障（如泄漏）是無(wú)能為力的。 本門(mén)課主要介紹設(shè)備診斷技術(shù)中振動(dòng)分析與振動(dòng)測(cè)量的基本知識(shí)。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,振動(dòng)是物體運(yùn)動(dòng)的一種形式，物體經(jīng)過(guò)平衡位置而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。 機(jī)械振動(dòng)是物體（或其一部分）沿直線或曲線并經(jīng)過(guò)其平衡位置所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 振動(dòng)的參數(shù)：位移、速度和加速度三個(gè)參量表征。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,位移是振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的距離。常用微米（um）或毫米（mm）作單位。 振動(dòng)速度是振動(dòng)物體位移的快慢，即位移對(duì)時(shí)間的變化率。常用毫米/秒（mm/s）為單位。 振動(dòng)加速度是振動(dòng)物體速度的變化率，即位移的二階導(dǎo)數(shù)，一般用g（重力加速度）表示其大小。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,振動(dòng)波形是將振動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化的狀態(tài)畫(huà)出來(lái)，可以得到的相應(yīng)曲線。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的波形如圖1示，它是一條正弦曲線。,圖1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的時(shí)域圖像,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,每個(gè)振動(dòng)參量都具有三個(gè)基本要素：振幅、頻率、相位。,1.振幅X,簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移的函數(shù)式表示為：,X—位移振幅(um/mm)；t—時(shí)間(s)；T—周期(s)；φ0—初始相位（rad）；角頻率為ω——,上述函數(shù)式也可表示為：,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,1.振幅X,簡(jiǎn)諧振動(dòng)速度的函數(shù)式表示為：,簡(jiǎn)諧振動(dòng)加速度的函數(shù)式表示為：,速度比位移的相位超前90°；加速度比位移的相位超前180 °。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,1.振幅X,與振幅有關(guān)的物理量：,速度有效值Vrms；速度的最大幅值Vp；速度平均值Vav,Ff—波形系數(shù)；Fc—波峰系數(shù),幅值反映振動(dòng)的強(qiáng)度，振幅的平方與物質(zhì)振動(dòng)的能量成正比，振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)都是用振幅來(lái)表示的。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,2.頻率f,振動(dòng)物體（或質(zhì)點(diǎn)）一秒鐘振動(dòng)的次數(shù)，單位Hz。,頻率是振動(dòng)診斷中非常重要的參數(shù)，在確定診斷方案，實(shí)施狀態(tài)識(shí)，選用診斷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)都要用到振動(dòng)頻率。 對(duì)振動(dòng)信號(hào)作頻率分析是振動(dòng)診斷最重要的內(nèi)容，也是振動(dòng)診斷的最大優(yōu)勢(shì)。,振動(dòng)的概念,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,3.相位,相位由轉(zhuǎn)角ωt與初相角φ0兩部分組成 振動(dòng)信號(hào)的相位，表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位置。不同振動(dòng)源產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)都有各自的相位。由幾個(gè)諧波分量疊加而成的復(fù)雜波形，即使各諧波分量的振幅不變，僅改變相位角，也會(huì)使波形發(fā)生很大變化，甚至變得面目全非。 相位測(cè)量分析在故障診斷中亦有相當(dāng)重要的地位，一般用于諧波分析，動(dòng)平衡測(cè)量，識(shí)別振動(dòng)類型和共振點(diǎn)等許多方面。,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,各種機(jī)器設(shè)備在運(yùn)行中，都不同程度地存在振動(dòng)，這是機(jī)械運(yùn)行的共性。 不同的機(jī)器，或同一臺(tái)機(jī)器的不同部位，以及機(jī)器在不同的時(shí)刻或不同的狀態(tài)下，其產(chǎn)生的振動(dòng)形式又往往是有差別的，這又體現(xiàn)了設(shè)備振動(dòng)的特殊性。 1.按振動(dòng)規(guī)律分類：,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,上述的分類方式，主要是根據(jù)振動(dòng)在時(shí)間歷程內(nèi)的變化特征來(lái)劃分的。 大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)是幾種不同類型振動(dòng)的組合。 設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，其表現(xiàn)的周期信號(hào)往往淹沒(méi)在隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)之中。若設(shè)備故障程度加劇，則隨機(jī)振動(dòng)中的周期成分加強(qiáng)，從而整臺(tái)設(shè)備振動(dòng)增大。 因此，從某種意義上講，設(shè)備振動(dòng)診斷的過(guò)程，就是從隨機(jī)信號(hào)中提取周期成分的過(guò)程。,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,2.按產(chǎn)生振動(dòng)的原因分類,機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)的根本原因，在于存在一個(gè)或幾個(gè)力的激勵(lì)。不同性質(zhì)的力激起不同的振動(dòng)類型：,（1）自由振動(dòng)：系統(tǒng)在初始干擾的作用后，僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)形式。系統(tǒng)中不存在阻尼的叫無(wú)阻尼自由振動(dòng)，而有阻尼的則稱之為有阻尼自由振動(dòng)。 （2）受迫振動(dòng)：元件或系統(tǒng)的振動(dòng)是由周期變化的外力作用所引起的，如不平衡、不對(duì)中所引起的振動(dòng)。,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,2.按產(chǎn)生振動(dòng)的原因分類,（3）自激振動(dòng)：在沒(méi)有外力作用下，只是由于系統(tǒng)自身的原因所產(chǎn)生的激勵(lì)而引起的振動(dòng)，如油膜振蕩、喘振等。 由機(jī)械故障而產(chǎn)生的振動(dòng)，多屬于受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,3.按振動(dòng)頻率分類,按頻率的高低，通常把振動(dòng)分為3種類型。,目前，對(duì)劃分頻段的界限，尚無(wú)嚴(yán)格的規(guī)定和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同的行業(yè)，或同一行業(yè)中對(duì)不同的診斷對(duì)象，其劃分頻段的標(biāo)準(zhǔn)都不盡一致，在各類文獻(xiàn)中可見(jiàn)到多種不同的劃分方法。,振動(dòng)的分類,設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,在低頻范圍，主要測(cè)量的振幅是位移量。這是因?yàn)樵诘皖l范圍造成破壞的主要因素是應(yīng)力的強(qiáng)度，位移量是與應(yīng)變、應(yīng)力直接相關(guān)的參數(shù)。 　　在中頻范圍，主要測(cè)量的振幅是速度量。這是因?yàn)檎駝?dòng)部件的疲勞進(jìn)程與振動(dòng)速度成正比，振動(dòng)能量與振動(dòng)速度的平方成正比。在這個(gè)范圍內(nèi)，零件的疲勞破壞為主要表現(xiàn)，如點(diǎn)蝕、剝落等。 　　在高頻范圍，主要測(cè)量的振幅是加速度。它表征振動(dòng)部件所受沖擊力的強(qiáng)度。沖擊力的大小與沖擊的頻率與加速度值正相關(guān)。,1.質(zhì)量 質(zhì)量（mass）是慣性（inertia）元件，國(guó)際單位kg。 根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律（Newton’s second law of motion）,機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,機(jī)械振動(dòng),質(zhì)量是振動(dòng)的執(zhí)行元件。質(zhì)量在振動(dòng)系統(tǒng)中常簡(jiǎn)化為剛體（rigid body）。具有速度的質(zhì)量具有動(dòng)能（kinetics）,質(zhì)量是振動(dòng)系統(tǒng)中必需的元素，是承載運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。在振動(dòng)系統(tǒng)中，質(zhì)量的速度是變化的，其動(dòng)能也隨之變化。,2.彈簧 彈簧（spring）是具有彈性的元件，彈性的大小用剛度表示。彈簧的變形產(chǎn)生彈性力：,機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,機(jī)械振動(dòng),k為彈簧剛度（spring stiffness），其單位為N/m。 彈簧是儲(chǔ)能元件，對(duì)彈簧做功（work），彈簧發(fā)生變形將功轉(zhuǎn)化為勢(shì)能（potential energy）。,3.阻尼 振動(dòng)中把振動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能、噪聲等其他形式的能量的元件為阻尼（damp）。振動(dòng)系統(tǒng)中的阻尼一般認(rèn)為是粘性阻尼（viscous damping）,機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,機(jī)械振動(dòng),c為粘性阻尼系數(shù)，其單位為N·s/m。 系統(tǒng)中任意兩點(diǎn)x1和x2間由粘性阻尼力所做的功為：,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,一、單自由度無(wú)阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),單自由度系統(tǒng)的無(wú)阻尼自由振動(dòng)的力學(xué)模型,l0—彈簧的原長(zhǎng)；δst—彈簧在重物作用下的靜伸長(zhǎng)量；x—彈簧的伸長(zhǎng)量（平衡位置處x的取值為0）;K—系統(tǒng)彈性系數(shù)；m—重物質(zhì)量,當(dāng)系統(tǒng)受到外界的某種初始擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的靜平衡條件受到破壞，彈性力不再與重力平衡，而產(chǎn)生彈性恢復(fù)力，系統(tǒng)將圍繞其靜平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，亦即自由振動(dòng)。,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,響應(yīng)的一般形式為：,,—系統(tǒng)的固有頻率，rad/s,A—振幅，mm,—初相位角，rad,單自由度系統(tǒng)的無(wú)阻尼自由振動(dòng)是一簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 振動(dòng)的固有頻率 ，僅與系統(tǒng)的質(zhì)量m和剛度K來(lái)決定，而與初始條件無(wú)關(guān)，是系統(tǒng)所固有的。 常力只改變系統(tǒng)的靜平衡位置，而不影響系統(tǒng)的固有頻率、振幅和初相位，即不影響系統(tǒng)的振動(dòng)。,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,二、單自由度有阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),實(shí)際的結(jié)構(gòu)在振動(dòng)時(shí)，會(huì)受到種種阻尼力的作用。如材料內(nèi)部由于材質(zhì)不均而發(fā)生的微塑變形產(chǎn)生的阻力，或由于存大量細(xì)小的裂縫而產(chǎn)生摩擦力，以及外部空氣阻力，元件接點(diǎn)摩擦等。,F=-cV,F—空氣阻力，N；V—振動(dòng)物體的速度，mm/s；c—比例系數(shù),振動(dòng)系統(tǒng)有兩個(gè)重要參數(shù)：,阻尼系數(shù)：,阻尼比：,阻尼系數(shù)或阻尼比越大，表示阻尼越大。,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,二、單自由度有阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),1.弱阻尼狀態(tài)（ ，即 ）,（1）系統(tǒng)的振動(dòng)不再是等幅的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，而是振動(dòng)按規(guī)律 衰減的振動(dòng)。,自由衰減振動(dòng)曲線,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,二、單自由度有阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),1.弱阻尼狀態(tài)（ ，即 ）,（2）阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)名義周期略為增大。,（3）阻尼使系統(tǒng)振動(dòng)的振幅按幾何級(jí)數(shù)衰減。,減幅系數(shù),自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,二、單自由度有阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),2.強(qiáng)阻尼狀態(tài)（ ，即 ）,系統(tǒng)不再具有振動(dòng)特性，其位移按指數(shù)規(guī)律衰減。,強(qiáng)阻尼狀態(tài)下的響應(yīng)曲線,自由振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,二、單自由度有阻尼線性系統(tǒng)的振動(dòng),3.臨界阻尼狀態(tài)（ ，即 ）,系統(tǒng)不再具有振動(dòng)特性。,臨界阻尼狀態(tài)下的響應(yīng)曲線,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,一、簡(jiǎn)諧力作用下單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng),1.強(qiáng)迫振動(dòng)的響應(yīng),當(dāng)質(zhì)量塊m上作用簡(jiǎn)諧力F后，可得強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)方程為：。,簡(jiǎn)諧激振力學(xué)模型,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,初相位角：,振幅：,其中，,稱為靜變位,稱為頻率比,稱為阻尼比,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,強(qiáng)迫振動(dòng)的一些普遍性結(jié)論：,（1）振動(dòng)頻率 系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激振力作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)是與激振力同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 （2）激振力幅值的影響 當(dāng)其他條件不變時(shí)，強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅與激振力的幅值成正比。 （3）頻率比的影響 頻率比對(duì)振幅的影響關(guān)系復(fù)雜，為此，需引入一個(gè)新的變量—振幅的放大因子β,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,幅頻特性曲線,當(dāng) 時(shí)， ，即此時(shí)的振幅B與激振力幅值作用引起的靜變位差不多，這說(shuō)明激振力變化緩慢，對(duì)振動(dòng)影響不大； 當(dāng) 時(shí)， ，這說(shuō)明當(dāng)激振力頻率很高時(shí)，系統(tǒng)由于慣性跟不上迅速變化的激振力，此時(shí)，振動(dòng)消失。 當(dāng) 時(shí)，β可能很大，這種現(xiàn)象稱為共振，由于阻尼較小時(shí)，對(duì)共振頻率影響不大，所以一般稱 為共振頻率。,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,強(qiáng)迫振動(dòng)的一些普遍性結(jié)論：,（4）阻尼的影響 阻尼對(duì)振幅的影響只在共振區(qū)附近起作用，當(dāng)0.7<λ<1.25時(shí)，阻尼比ξ越大，共振振幅越??；當(dāng)偏離共振區(qū)較遠(yuǎn)時(shí)，阻尼的影響不大。此外，阻尼的存在還使共振峰向左移動(dòng)，即最大振幅不是發(fā)生在λ=1處，而是發(fā)生在λ<1的位置。 （5）相頻特性 強(qiáng)迫振動(dòng)的位移響應(yīng)落后于激振力F，它們之間有一個(gè)相位差φ0，可用相頻特性曲線描述。,強(qiáng)迫振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,相頻特性曲線,所有曲線都過(guò)（1,π/2）點(diǎn)，即共振時(shí)的相差差為π/2，而與阻尼比無(wú)關(guān)，這是共振的一個(gè)顯著特點(diǎn)。,自激振動(dòng)（self excited vibration）指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到自身控制的激勵(lì)作用時(shí)所引起的振動(dòng) 。 自激振動(dòng)與周期激勵(lì)的響應(yīng)相比，仍然是一種周期振動(dòng)，它也是靠外界能源的驅(qū)動(dòng)形成的，不同的是其能源是一個(gè)能量不變的能源，能源本身不直接給系統(tǒng)提供周期性變化的能量，系統(tǒng)振動(dòng)能量的周期性變化是靠系統(tǒng)固有的某種自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制、周期性地向能源和環(huán)境吞吐能量形成的。 振動(dòng)系統(tǒng)周期性地向能源吸收能量而能源的能量保持不變，這只能在能源的能量大大超過(guò)振動(dòng)能量的前提下才能近似實(shí)現(xiàn)，這是自激振動(dòng)系統(tǒng)的另一個(gè)特征。,自激振動(dòng)概述,機(jī)械振動(dòng),圖1的電鈴系統(tǒng)是一個(gè)自振系統(tǒng)的實(shí)例。對(duì)電鈴而言，能量為直流電源，在一定時(shí)期內(nèi)，能量近似恒定，接通電源后，鈴錘在電磁力作用下，彎曲敲擊銅鈴，同時(shí)電路觸點(diǎn)斷開(kāi)，電磁吸力消失；在這個(gè)過(guò)程中，振系從能源吸收電能，一部分轉(zhuǎn)化為鈴錘的動(dòng)能和彈性勢(shì)能，另一部分由于材料阻尼、敲擊等因素而耗散。,自激振動(dòng)的機(jī)理,機(jī)械振動(dòng),圖1 電鈴,接下來(lái)的過(guò)程是，彈性勢(shì)能使鈴錘恢復(fù)形狀，使電源再次接通，完成一次振動(dòng)，并開(kāi)始下一次振動(dòng)。 自激振動(dòng)的形成過(guò)程和機(jī)理是：振系在某些初始激勵(lì)下能作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)振系內(nèi)有一個(gè)固有的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)起作用，它能自動(dòng)感知振系狀態(tài)，根據(jù)振系狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)能量的吸收，并能使振系在每個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中吸收的能量逐漸等于耗散的能量，從而使振系的能量和狀態(tài)周期性變化，即形成自激振動(dòng)。,自激振動(dòng)的機(jī)理,機(jī)械振動(dòng),自激振動(dòng)形成的機(jī)理：,自激振動(dòng)的機(jī)理,機(jī)械振動(dòng),能源,調(diào)節(jié)器,振動(dòng)系統(tǒng),狀態(tài)反饋,,,,,,圖中的調(diào)節(jié)器是前述的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，對(duì)于某些振系，調(diào)節(jié)器是一個(gè)實(shí)際存在的裝置，如電鈴，其調(diào)節(jié)器為電磁斷續(xù)器，而對(duì)很多振系，調(diào)節(jié)器并不是一個(gè)明確的裝置，而是系統(tǒng)自身的特征和參數(shù)綜合形成的一個(gè)自動(dòng)控制環(huán)節(jié)。,自激振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,在非線性機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)，由非振動(dòng)性能量轉(zhuǎn)變?yōu)檎駝?dòng)激勵(lì)所產(chǎn)生的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)。 自激振動(dòng)也稱為負(fù)阻尼振動(dòng)，這是因?yàn)檫@種振動(dòng)在振動(dòng)體運(yùn)動(dòng)時(shí)非但不產(chǎn)生阻尼力來(lái)阻止振動(dòng)，反而按振動(dòng)體運(yùn)動(dòng)周期持續(xù)不斷地輸入激勵(lì)能量來(lái)維持物體的振動(dòng)動(dòng)。物體產(chǎn)生自激振動(dòng)時(shí)，很小的能量即可產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。只是由于系統(tǒng)的非線性，振幅才被限制在一定值之內(nèi)。常見(jiàn)的自激振動(dòng)如油膜振蕩、喘振等。 自激振動(dòng)，常使設(shè)備運(yùn)行失去穩(wěn)定性，因此必須引起注意。,自激振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,自激振動(dòng)有如下特點(diǎn)： （1）隨機(jī)性。因?yàn)槟芤l(fā)自激振動(dòng)的激勵(lì)力（大于阻尼力的失穩(wěn)力）一般都是偶然因素引起的，沒(méi)有一定規(guī)律可循。 （2）振動(dòng)系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng)，即系統(tǒng)存在非線性阻尼元件（如油膜的粘溫特性，材料內(nèi)摩擦）、非線性剛度元件（柔性轉(zhuǎn)子、結(jié)構(gòu)松動(dòng)等）時(shí)才足以引發(fā)自激振動(dòng)，使振動(dòng)系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)為系統(tǒng)振動(dòng)能量。,自激振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,自激振動(dòng)有如下特點(diǎn)： （3）自激振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速不成比例，一般低于轉(zhuǎn)子工作頻率，與轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速相符合。但由于系統(tǒng)的非線性，系統(tǒng)固有頻率會(huì)有一些變化。 （4）轉(zhuǎn)軸存在異步渦動(dòng)。 （5）振動(dòng)波形在暫態(tài)階段有較大的隨機(jī)振動(dòng)成分，而穩(wěn)態(tài)時(shí)，波形是規(guī)則的周期振動(dòng)，這是由于共振頻率的振值遠(yuǎn)大于非線性影響因素所致；與一般強(qiáng)迫振動(dòng)近似的正弦波（與強(qiáng)迫振動(dòng)激勵(lì)源的頻率相同）有區(qū)別。,自激振動(dòng),設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷,對(duì)于結(jié)構(gòu)件，因局部裂紋、緊固件松動(dòng)等原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)件的特性參數(shù)發(fā)生改變的故障，多利用脈沖所激勵(lì)的自由振動(dòng)來(lái)檢測(cè)，以測(cè)定構(gòu)件的固有頻率、阻尼系數(shù)等參數(shù)的變化。 對(duì)于減速箱、電動(dòng)機(jī)、低速旋轉(zhuǎn)設(shè)備等的機(jī)械故障，主要以強(qiáng)迫振動(dòng)為特征，通過(guò)對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率成分、振幅變化等特征參數(shù)的分析，來(lái)鑒別故障。 對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及能被工藝流體所激勵(lì)的設(shè)備，除了需要監(jiān)測(cè)強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)外，還需監(jiān)測(cè)自激振動(dòng)的特征參數(shù)。,