什么是旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)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(biāo)系內(nèi)繪制一系列振動(dòng)矢量如幅值及相位隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化曲線包括兩張圖一張是用于表示振動(dòng)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(biāo)為轉(zhuǎn)速縱坐標(biāo)為振動(dòng)矢量的幅值峰峰值一張是用于表示振動(dòng)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(biāo)為轉(zhuǎn)速縱坐標(biāo)為相位

工程上最為常見的伯德圖為振動(dòng)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(shí)也有隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的某個(gè)倍頻比如2X或3X等的關(guān)系曲線另外振動(dòng)矢量的幅值有時(shí)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(jī)械轉(zhuǎn)子試驗(yàn)時(shí)的伯德圖幅頻圖中橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速單位為rpm縱坐標(biāo)為幅值單位為um相頻圖中橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速單位為rpm縱坐標(biāo)為相位角單位為度

圖1某旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子試驗(yàn)時(shí)的伯德圖

圖2為軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)軟件DyRoBeS中對(duì)其他的旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行不平衡響應(yīng)分析時(shí)得到的伯德圖

圖2某旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)分析時(shí)的伯德圖

問題2伯德圖的用途

說起伯德圖好多人會(huì)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(cuò)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(gè)轉(zhuǎn)速下根據(jù)伯德圖中的幅頻圖中的振動(dòng)矢量幅值的波峰同時(shí)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(shí)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(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)經(jīng)過共振后1X振動(dòng)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(guó)石油協(xié)會(huì)簽署實(shí)施在美國(guó)也叫API法半功率這個(gè)詞起源于交流電路理論將它應(yīng)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(diǎn)高低分別對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速約為臨界轉(zhuǎn)速處振幅的70時(shí)候的轉(zhuǎn)速值標(biāo)記好這些轉(zhuǎn)速后利用下列式子進(jìn)行同步放大系數(shù)的計(jì)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(diǎn)和重點(diǎn)的關(guān)系

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

正確地求得機(jī)械滯后角后就可以為高速動(dòng)平衡加準(zhǔn)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(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)就是轉(zhuǎn)子的初始偏擺值較大的偏擺值會(huì)使伯德圖產(chǎn)生變形進(jìn)而給出錯(cuò)誤的動(dòng)態(tài)振動(dòng)信息因此在進(jìn)行轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)前需將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各處的外圓跳動(dòng)和端面跳動(dòng)控制在要求的范圍內(nèi)

5確定結(jié)構(gòu)共振

實(shí)測(cè)伯德圖中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些非臨界轉(zhuǎn)速的峰有時(shí)甚至非臨界轉(zhuǎn)速的峰值會(huì)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(dòng)平衡時(shí)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(jī)過程振動(dòng)

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