振动信号中幅值的意义是什么?

振动幅值是我们最熟悉的参数,也是我们拿来衡量机器运行状态的基本参数。

当然,对于大多数情况,振动幅值是有使用价值的。振动标准就是基于机器转速(与激振力频率相关)来定义振动幅值的。

但是,按照幅值评价机器运行状态时应注意:对于以峰值计量的振动幅值,要特别注意信号的对称性特征。一般来说,若振动信号分布是对称的,说明机器振动在这个方向上的支撑刚度是均匀的;反之,若出现较明显的不对称特征,则说明该方向上支撑刚度是不均匀的,就应查找发生这种支撑刚度不均匀的原因。同样,以半峰值计量振动幅值时也应注意对称性问题。例如,我们在测量滚动轴承引起的振动时,当振动信号分布均匀时,即便是有明显的冲击特征,充其量这个阶段是局部故障发展期,滚动轴承仍然有一定的剩余寿命,但是振动信号呈现很明显的不对称性时,说明滚动轴承的支撑刚度开始变得不均匀,不对称特征越明显,支撑刚度均匀性越差。我们很容易会联想到如果轴承保持架破裂,支撑刚度就会不均匀。用信号的不对称特征诊断滚动轴承保持架破裂非常有效,这是在实际中经过验证了的。

还有一种计量单位是信号的有效值,它反映了振动的平均能量,而且具有较好的稳定性,故经常用于机器的振动保护中。

我们还是以滚动轴承为例,从故障发展的始终顺序看,当轴承存在局部缺陷时,峰值首先变大,但有效值不会有明显的变化;当局部故障发展到整个滚道时,振动的平均能量增大,即有效值增大,标志着滚动轴承故障进入发展期。在故障发展期,峰值和有效值可能同步增大,等峰值不再增大时,这个时间点作为更换轴承的节点是比较安全的。

因此,有时候我们用一种计量单位来评价振动时,关注的角度是不一样的。建议同时进行不同的计量,通过这些计量参数的变化,可帮助我们找到故障发展的本末始终。