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阶次分析(Order Analysis)基础知识介绍

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基础频率(Fundamental Frequency)也叫基本频率(Base Frequency),在测定回转体的振动或噪声时把旋转转速作为基本频率。谐振(Harmonics)指在基本频率的整数倍的频率上发生尖峰。


谐振发生的原因:旋转机械通常由轴承,齿轮,风叶等构成,这些零部件发生振动时通常振动频率是旋转频率的整数倍。


谐振的分析(Harmonic Analysis)

  • 旋转速度一定时进行测定。

  • 从谐振的成分可以分析出是哪个机械零件发生的振动。

  • 通过这个分析进而诊断出是哪个机械零件异常。


球轴承外圈破损时发生的振动频率分析图形


阶次(Order)是旋转速度对应的谐振频率成分的一种别称。与旋转速度相当的基本频率称为第一阶(First Order),旋转速度对应频率的2倍的谐振频率称为第二阶(Second Order),以此类推。


阶次的分析(Order Analysis)

  • 在速度变动时测定。

  • 显示的图形以阶次而不是以频率作为坐标。

  • 旋转速度变动时,在高频部分会发生Smearing现象(模糊现象)。

  • 不可使用固定的采样频率(Sampling Frequency)。


旋转速度变化时谐振Harmonic分析

  • 模糊Smearing现象

  • 在短时间内旋转速度变动太大时发生。

  • 进行FFT 时一个波内发生Sine Sweep信号。

  • 很多频率成分混合在一起。

  • 特征频率的峰值看不到。

  • 根据旋转速度不同进行Resampling或者使用Kalman Filter


旋转速度一定时的Harmonic Analysis和Order Analysis的关系:以3000RPM旋转的冷却风机为例,1次Order : 3000RPM = 50Hz,旋转速度一定时频谱分析和阶次分析一样。

阶次跟踪(Order Tracking):随着转速不同进行重采样,1个周期的采样个数固定。

例如:

  • 每一周期采5个样。

  • 3000RPM : 50转/sec ——250 Hz采样频率(Sampling Frequency)

  • 6000RPM : 100转/sec ——500 Hz采样频率(Sampling Frequency)

  • Time(sec) ——RPM。

  • Frequency(Hz) ——Order。


         

   

   

   

   

   


RPM测定

  • 使用转速测定仪(Tachometer)。

  • 1转产生N 个脉冲。

  • 转速不是成平滑增减的——需要对RPM进行平均处理及曲线拟合(Curve Fitting) 。

测试方法

  • 最少需要一个转速通道,

  • 可以有多个加速度通道。

  • Run Up/Run Down(和Run Up/Coast Down)

  • Run Up :一边增加转速一边测定振动。

  • Run Down(CoastDown) :一边减小转速一边测定振动。

  • 这是因为机械的振动特性在转速增加和减小时会有不同。

频率对转速的瀑布图(Frequency vs. RPM Waterfall):

Frequency vs. RPM:

Order vs. RPM Waterfall:

Order vs. RPM:

本文内容根据声振论坛会员liuxuyong分享的苏州声和振动科技有限公司讲义整理而成。


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来源:汽车NVH云讲堂
振动旋转机械
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首次发布时间:2023-04-20
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吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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