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[图文]以内燃机为例介绍往复机械常见故障与振动响应的关系 |
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| 以内燃机为例介绍往复机械常见故障与振动响应的关系 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2006-12-13 19:53:20  |
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往复机械的振动特性比较复杂，虽然其绝大部分故障可以从振动信号中反映出来，利用振动监测与诊断技术可以有效地对往复机械的故障进行监测和诊断，但由于其对振动响应的复杂性，在监测与诊断过程中应考虑一些主要因素对振动响应的影响。以下以内燃机为例介绍往复机械常见故障与振动响应的关系。
一、转速与负荷对振动响应的影响
一般情况下，随着转速的增加，测点的振动响应功率谱也随之增加。但是，由于各种激励受转速影响的程度不同，各频带内功率谱增加的程度也不同，甚至有时会出现一些频带内的功率谱随转速的增加而增加，而另一些频带内功率谱反而随转速的增加而减小，如图1所示。这主要是因为不同的激励源的频率响应的范围不同。
 
图1 转速变化对缸盖测点功率谱的影响 图2 负荷变化对缸盖测点响应功率影响
负荷是对振动响应影响最大的因素之一，也是最复杂的因素之一，因为负荷变化对振动响应的影响与各机件的材料、负荷变化的快慢等许多因素有关。一方面，负荷增加会使机件振动增加；另一方面，负荷的增加会使各部件的温度增加，这样活塞与气缸之间的间隙以及其他运动连接件间的间隙会相应减小，因撞击引起的振动响应会有所减小。因此，在同一工作状态下，机件振动响应的变化不一样，有的可能使振动响应变大，有的可能使振动影响变小，如图2所示。
二、传速函数的周期对振动响应的影响
在内燃机的工作过程中，活塞连杆的位置是周期性变化的，在不同的曲柄转角，活塞作用在气缸上的力和位置也是不同的，传递函数也是周期性变化的。因此活塞在不同位置，其振动响应是不同的。
三、阻尼对振动响应的影响
内燃机的主轴与轴瓦之间，活塞与气缸之间以及活塞、连杆和轴承之间都存在油膜，油膜的阻尼对振动传递的影响是不可忽略的。对于主轴承，如果油压过高，油膜类似于一个硬弹簧；如果油压过低，油膜起不到阻尼的作用；冲击量的大小取决于油量。活塞与气缸之间的油膜阻尼对振动响应的影响也比较大，其大小取决于二者之间的间隙。
由于油膜的状态不一稳定，所以由于油膜阻尼的作用，振动响应是变化的。
四、冲击对振动响应的影响
内燃机工作过程中存在各种各样的冲击激励，如气阀与阀座之间的撞击，包含有气体爆压冲击，进气阀开启、关闭冲击，排气阀开启、关闭冲击，而活塞与气缸之间存在着气体压力冲击，活塞横向的撞击等。由于每次撞击力的大小都具有不稳定性，所以引起的振动瞬态响应的幅值和持续时间也不相同。
五、各种激励相互作用对振动响应的影响
柴油机工作中承受的各种各样的激励力几乎都是同时发生的，如活塞对气缸的撞击，活塞对连杆的撞击，以及喷油系统引起的撞击。这些同时发生的撞击在时域上的持续时间不同；在频域上，其谱结构和相位也不同。它们互相干扰对振动响应的影响非常大，有的使总的振动烈度加大，有的可能使振动烈度减小。而监测一般是在机身表面上进行的，因此，监测时应考虑测点布置的相对固定问题。在分析处理前，应明确激励时间，如气阀开关时间，喷油开始时间，燃烧爆炸时间等，同时应从多侧面和多种方法进行识别。
六、辅助机械对振动响应的影响
内燃机一般都带有许多辅助机械，如高压泵、润滑油泵、冷却水泵、增压器、齿轮箱等。这些辅助机械在工作过程中产生的振动和结构噪声必然会从不同的路径传递到测点，干扰被测信号，有时甚至淹没所要提取的有用信号。
影响内燃机振动响应的因素是多方面的，在不同情况下各个因素对振动响应的影响也是不同的，在实际应用中应根据实际测得的信号采用不同的分析处理方法进行识别，以达到有效监测与准确诊断目的。
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| 文章录入：设备管理 责任编辑：设备管理 |
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