机械振动的类型

机械振动

 从动力学角度，即从引起振动和维持振动的动力源角度看，振动可以分为自由振动、受迫振动、自激振动、参变振动。

 从振动的历程及信号特点看，振动可分为确定性振动和随机振动两大类，而确定性振动和随机振动还可以按不同的特点继续细分。

 在进行旋转机械振动分析的过程中，需要熟悉各种不同类型振动的特点。

确定性振动

确定性振动可以用确定的时间函数进行描述，例如，周期振动、准周期振动、瞬态振动和冲击振动。

随机振动

随机振动是随机的、不会精确再现的，往往是偶然因素造成，无法用确定的时间函数进行精确描述，只能用概率统计方法来描述。

 对于大型旋转机械而言，随机振动可以看成是偶然因素造成的振动，一般不是设备故障的主要形式。

简谐振动

简谐振动是指振动的历程按正弦函数变化的振动。简谐振动通常可以认为是最简单的振动，波形为正弦波，频率成分单一，在频谱图上只有一根谱线。例如，主要由不平衡引起的振动可以近似认为是简谐振动。

周期振动

周期振动是指经过一定时间间隔，振动历程能够完全重复再现的振动。周期振动可能是由若干谐波迭加组成的振动，波形可能不是正弦波，但显现周期性，即波形的重复性好。在频谱图上可能为若干根频率间隔成比例的离散谱线。例如，主要由不平衡和不对中所组成的振动可视为一种周期振动。

准周期振动

准周期振动是由若干频率不成公倍数的简谐振动组合的振动。准周期振动属于非周期振动，在频谱图上为若干根谱线之间的间隔不成比例的离散谱线。例如，由摩擦、松动、油膜涡动、气流激振等引起的振动一般为准周期振动。

瞬态振动

瞬态振动是一种短暂的、衰减的、非周期振动。瞬态振动的特点是，能量释放过程的持续时间短，波形为减幅正弦波，有许多往复振荡的周期，振幅随时间衰减，频谱图上显示的是有一定带宽的连续谱。在相同条件下，连续谱的峰高一般与系统的刚度有关，带宽一般与系统的阻尼有关。

冲击振动

冲击振动是一种特别短暂的振动，其特点与瞬态振动相同，只是振动能量传递到系统的时间要短于系统自身振动的周期，单个冲击过程的波形小于系统自身振动的周期。

由于能量传递是在特别短的时间内实现的，因此有能量分布的频率范围很大。冲击时间越短，所包含的频率越丰富。

自由振动

自由振动是指物体在经历初始扰动后，不再受外力作用下的振动。自由振动的频率为物体自身的固有频率，与初始扰动无关，振幅呈衰减趋势。

由于初始扰动的历程短，靠初始激励一次性获得的振动能量一般有限，通常不是故障诊断主要考虑的目标。

受迫振动

受迫振动是指物体在持续的交变激振力作用下所产生的振动。受迫振动不仅与激励力的频率和大小有关，而且与转子轴承系统自身的固有特性有关。受迫振动的频率与激振力频率相同，当激振力频率或激振力频率的谐波与系统固有频率相同时即发生共振。例如，转子不平衡产生的振动为典型的受迫振动。

自激振动

自激振动是指由振动体自身能量所激发的振动，维持振动的交变力是由系统本身产生或控制的。

自激振动频率一般小于转子工作转速且不同步，大多与转子的第一临界转速频率基本符合；振幅随时可能急剧上升，失稳状态下的振动能量来源于系统本身，发生时振动一般突然和激烈。例如，油膜振荡和气流激振等引起的振动大多为自激振动。

参变振动

参变振动是指由结构参数周期性变化而引起的振动，造成结构参数周期性变化的常见因素有基础松动、支承刚性不足、转子有较深的横向裂纹、齿轮及滚动轴承缺陷、转子不对称截面引起的弯矩等。

参变振动频率与转速有关，一般构成谐波关系，结构参数周期改变，振动系统的固有频率一般也随之改变。例如，由基础松动、支承刚性不足等引起的参变振动是旋转机械常见的故障。