第一章 为什么振动监测重要

参考文献：http://www.bpdm.com.cn/Example/Index?menuId=27

前言

监测机械振动并利用你获得的信息会为你节省金钱！

这可能吗？

我们将在本章回答这个问题。阅读本章后你将：

• 理解机械振动这个术语
• 了解机械振动的一些常见原因
• 解释监测机械振动的理由
• 理解监测机械振动怎样节省资金

1，什么是机械振动？

我们大部分人都很熟悉振动—一个振动的物体会前后运动。一个振动物体处于振荡状态。

在我们的日常生活中振动实例处处可见，一个运动的钟摆处于振动状态，被拨动的吉他弦产生振动，行驶在颠簸路面的汽车不断振动，地质活动引发大面积的振动形成地震。

我们可通过各种方式感受物体的振动，我们能接触一个振动物体并感受其振动，我们也可看到一个振动体的前后移动，有时振动可以产生能听到的声音或能感觉到的热。

在工厂有一种振动是我们关心的：机械振动。

什么是机械振动？机械振动就是机械或机械部件的前后运动，一些部件前后运动或摆动就是在振动。

机械振动可以呈现出各种形式，一个机械部件可能产生大位移或小位移的振动，快或慢的振动，可感知或不可感知的热或声音的振动。机械振动可以被设计来实现一定的功能，除此之外，其他情况下机械振动可能是非期望产生的并导致机械损害。

多数情况机械振动是非人为原因产生的并不合需要的，本书是对非期望的机械振动监测的一本书，下面是一些非期望的机械振动的示例：

2，引起机械振动的原因是什么?

几乎所有的机械振动是由于下面的一个或多个原因引起：

 a) 往复作用力

 b) 松动

 c) 共振

(a) 往复作用力

想象一艘船停泊在海湾中，波浪正拍打着船的两边，只要波浪在船上持续作用，我们能够期待船将会摇动。

船将摇动因为波浪对其施加一个往复的力 —— 某种模式的反复施加的力。

许多机械振动都因类似于那种引起船摇动的往复力而起，象这样的往复力作用于机器部件并且引起机器振动。

引起机械振动的往复力来自那里呢？

在机器中往复力的产生多因不平衡旋转、不对中、磨损或对机械部件的不合理驱动。下面显示的是这四种类型往复力的例子。

(b）松动

机械零件的松动引起机械振动。如果零件变得松动，那些原本可以容忍的正常振动可能变得不能约束并且过大。

(c）共振

想象一个孩子在一秋千自由摇摆，即，没有别人推他且自己也不用力。如果我们近距离观察该运动，我们将看到孩子以某一特殊速率摇摆。例如，我们将看到秋千带着孩子以大约 3 秒完成一个摇摆周期。

孩子摇摆的速率实际上取决于摇摆系统的物理特性，更多取决于孩子的物理特性，即体重。当坐在这个特别秋千上孩子就会以该速率摇摆，它是孩子在这个秋千上最自然的摇摆速率。要改变该速率，唯一的方法是通过站起来，改变姿势，用脚摩擦地面等来改变自然摇摆。

机器也倾向于以某个速率振荡。机器倾向于的振荡速率被称为固有振动速率。机器的固有振动速率对机器来说是最自然的机器振动速率，即以该速率机器更易振动，一台机器通过它本身自由振动更倾向于以固有速率振动。

许多机器不止有一个固有振动速率，例如，一台设备包含两个具有不同固有振动速率的子结构，将会展示至少两个固有振动速率。总之，机器越复杂，他将有更多个固有振动速率。

现在让我们再回到孩子荡秋千这一例子，如果我们不停地推动孩子来帮助秋千运动，我们便可以期待秋千将越摆越高。

然而，如果我们以合适的节奏推动秋千的话，总是能使秋千只会越来越高；如果秋千上升我们却向下推，不要期待它会合理的摇摆。要使它摇的越来越高，我们推动的节奏就应该和其固有振动速率相一致，例如，我们可以每隔一段时间推一次，或着每次转变方向时推动，他会达到最高点。仅仅通过以其自然或固有速率来推动孩子，我们便可使其摇摆的越来越高。

如果一台机器被一往复力推动，且该力的节奏与机器的固有振动速率相匹配将会发生什么呢？

一个类似的情形将会发生——机器将会振动越来越强烈，因为该往复力激励机器以其自然自振速率振动。这台机器将不遗余力并超限振动。不仅因为他将以固有振动速率振动而且还受外力驱使振动。一台机器处于这种状况，我们便说它处于共振。

引起共振的往复力可能很小，并且可能来自于一个良好的机器部件的运动，如此小的往复力不会引起大问题，除非引起共振。共振总是应当被避免的，因为它引起快速和严重的损害。例如，一座桥的坍塌，仅仅因为其固有振动速率被士兵过桥的一致步伐节奏所激励。

3，为什么要监测机械振动？

要做好机器振动监测这项工作并且完全获益，我们必须理解对这个问题的答案。

监测一台机器的振动特征能让我们理解关于这台机器的“健康”状态，我们能使用这些信息来探察那些可能正在发生的问题。

为什么要关心机器的状态？为什么不持续运行该机器直至它损坏再修理它？

如果一台机器可以随便使用，我们使用它直至损坏是可以接受的。但是许多机器的价值决定不能随便处理它们。

如果我们对这些机器进行有规律的监测，我们将发现一些问题可能正在发展，并且能纠正它们既使这些问题已经产生。相反，如果对那些我们不期望的振动不进行监测，机器很可能会被一直使用直至损坏。

因为监测机械振动能发现潜在的破坏性振动，因而我们能阻止问题发生，这样会为我们节省大量时间，金钱和避免损失。

下面我们讨论一些常见问题，这些问题可通过机械振动监测来避免。当机器本身的价值很大并且远远超过机械振动监测项目的价值时，这些问题是值得避免的。

(a)严重的机械损害

机械振动如果在足够早期没有进行探测，通常将导致严重的机械损害，这些损害需支付高额修理费甚至是整台机器的全部替换。然而，如果能有规律的监测这些机器的状况，在早期阶段潜在的问题就能被发现并被解决掉，在该阶段机器的修理是简单、快速和廉价的。这类似于我们的健康，经常看医生能早发现问题并可以避免大额的重病康复费用。

(b)高功率消耗

一台振动的设备会消耗更多能量，与功率需求执行机器的目的功能一样，附加功率也需求支持振动。如果机器被定期监测和维修这个问题可以被最小化。

(c-) 机械的不可用

因为一台未监测设备更可能损坏，所以它经常更易失去效用。然而，拥有和运行机器的价值常常是由于其能够有效高效率地处理物质，或者其能够有效地将原材料转化成金钱。一台机器应能够始终可用来证明其投资，定期的监测能确保一台机器始终可用。

(d)交货迟延

因为一个没有处于监测状态下的机器更可能损坏，因此也可能导致货物发货的耽误，客户不得不等待，并且也耽搁了支付。客户也可能取消定单并拒绝和我们做生意。

(e)未完成货物的堆积

因为一台未受监测的机器是容易损坏的，它是经常不可用的，制造中的产品在机器的入料口堆积，这导致不必要的损耗 —— 等待的货物冒着损坏的风险,房屋面积和资本的占用。

(f)不必要的维护

为了确保机器始终处于良好的状态，一些公司不考虑机器是否正处于故障状态便按照预先决定的计划停机调整并更换零件，因此，经常不必要地停机更换那些仍然状况良好的零件以及纠正不存在的问题。如果能经常监测机器并仅于必要时修理，这样的浪费是可以避免的。

(g)质量问题

有时机器虽然表面上好象机能正常却可能正处于不正常状态，这是一种危险状况，如果不早处理，这个问题可能导致生产低质量的产品，大规模产量损失，返工成本，更糟的是被愤怒的客户返回保修。经常被监测的机器很少会发生这样的问题。

(h)糟糕的公司形象

我们注意到上面提到的那些没有正常监测的机器能够导致交货迟延和低质量的产品。单单一个偶然的交货失误或产品的缺陷便足以严重玷污或者终结与客户
的关系，一个与交货延误或低质量相联系的坏公司形象是公司的大事，应该避免。相对来说成本较低的机械振动监测，能够保护我们的客户关系和相关利益。

(i)职业病

由于振动机械的引起噪声和振动，他们经常引起职业病和人们的不适，而人们的不适又导致公司的损失，因为工人感到不适时会影响生产积极性。意外的机械停机导致人们无事可做，使生产策划者受挫。

4，总结

在本章里我们描述了机械振动，并讨论了通过对其采取规范的监测所带来的利益。

简言之，机械振动是机械或机械部件的前后运动，并一般由作用在机械上的往复力，松动的零件以及机械上的共振引起。

我们辨明了规律地进行振动监测的理由和不这样做的结果。通过规范地监测一台机器的特征，当问题产生时我们能检测并纠正它。在早期纠正机械问题，我们避免许多令人不愉快并且代价昂贵的问题，有些问题
还会把客户卷入其中。不监测机器振动的代价远远超过进行机械监测项目的花费。

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