振动分析中的瀑布图（级联图）

定义：什么是瀑布图？

A 瀑布图，也称为 级联图是一种三维图形，用于直观地显示振动频谱随时间或其他变量（最常见的是机器转速）的变化情况。该图由一系列单独的 FFT 频谱“堆叠”而成，形成一个类似瀑布倾泻而下的 3D 表面。通过此演示，可以轻松查看不同振动分量的振幅如何随机器运行条件的变化而变化。

典型瀑布图的三个轴是：

• X轴： 频率
• Y轴： 振幅
• Z轴： 时间，或者更常见的是 RPM（机器速度）

主要应用：加速和减速测试

瀑布图最重要的应用是分析机器启动（运行）或停机（滑行）期间收集的振动数据。在这些瞬态事件中，机器的速度会覆盖其整个运行范围。瀑布图提供了机器在整个速度范围内动态响应的完整而详细的图谱。

此分析对于以下方面至关重要：

• 识别 临界速度 和共鸣： 共振在瀑布图上表现为一个“脊”，它出现在一个固定的*频率*上，与机器的转速无关。当不同的运行速度阶次（1倍、2倍等）扫过这个固定频率时，它们的振幅会急剧增加，从而在图上形成一个清晰的峰值。
• 将受迫振动与共振分离： 该图清楚地区分了与速度相关的峰值（强迫振动，如不平衡，遵循顺序线）和固定频率峰值（共振，在速度轴上形成直脊）。

– 观察转子稳定性的变化： 它可以用来观察次同步不稳定性的速度，例如 油膜涡动 或鞭子出现又消失。

如何解读瀑布图

分析瀑布图需要寻找两个主要特征：

1. 订单线（对角线脊）

这些是与机器运行速度直接相关的振动脊线。它们在图上显示为对角线。

• 最突出的对角线通常是 一阶（1x），表示对转子不平衡的响应。
• 可以看到其他对角线 二阶（2x），这通常与错位和其他谐波有关。

2. 共振（水平脊线）

这些是发生在 恒定频率，与机器速度无关。它们显示为贯穿整个图的水平线。

• 当顺序线（如 1x 不平衡响应）与共振线相交时，其振幅将显著增加，并在该特定速度下形成一个大的峰值。
• 发生此交叉的速度是 临界速度 系统。

数据采集和显示

为了创建清晰的瀑布图，通常使用以下方式获取数据 订单追踪这需要转速表信号来确保频谱数据在转速变化时不会出现“拖尾”。虽然瀑布图可以用固定频率轴显示，但通常将其显示为“基于阶次”的瀑布图更有用，其中 x 轴表示的是阶次而不是赫兹。

除了 3D 瀑布视图之外，同样的数据还用于创建其他重要的上升/下降曲线图，例如 波特图 （绘制单阶振幅和相位与速度的关系）和 奈奎斯特图 （绘制订单向量的实部与虚部）。

瀑布图是任何深入转子动力学分析的必不可少的工具，可以完整地反映机器在整个速度范围内的行为。

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