理解振动分析中的频率

定义：什么是振动频率？

频率 是衡量给定单位时间内重复事件发生频率的指标。在振动分析中，它量化了物体振荡或振动的“速度”。它是诊断机械故障根源的最重要参数。振幅告诉我们振动的*严重程度*，而频率则告诉我们振动的*来源*。

频率的诊断能力

振动诊断的核心原理是，不同的机械和电气部件在开始出现故障时，会产生特定且可预测频率的振动。通过识别机器振动特征中的频率，分析人员可以精确定位导致问题的确切部件。这类似于医生使用听诊器聆听指示不同疾病状况的特定声音。

每个潜在故障都有一个特征频率特征：

• 整个旋转组件存在问题，例如 不平衡，将显示在轴旋转的频率（1 倍运行速度）上。
• 与两个轴之间的对齐有关的问题，例如 错位，通常会以两倍的运行速度（2x）出现。
• 滚动元件上的缺陷 轴承 将根据其精确的几何形状和轴速度产生频率。
• 问题 齿轮 将以齿轮啮合频率 (GMF) 创建信号，该频率是齿数乘以齿轮的速度。

频率单位

频率可以用几种不同的单位来表示，熟悉所有单位非常重要：

1.赫兹（Hz）

这是频率的标准国际单位 (SI)。1 赫兹等于每秒一个周期。这是科技领域最常用的单位。

2. 每分钟循环数（CPM）

CPM 广泛应用于工业维护，因为它与机械的转速直接相关，而转速通常以每分钟转数 (RPM) 为单位。由于一分钟等于 60 秒，因此换算很简单：

每分钟点击次数 = 赫兹 × 60

例如，30 Hz 的振动等于 1,800 CPM。

3. 订单

阶次是机器主运行速度的倍数。运行速度本身是一阶。两倍于运行速度的振动是二阶，三倍于运行速度的振动是三阶，依此类推。这对于分析速度变化的机器尤其有用，因为即使绝对频率（以赫兹或每分钟转数为单位）发生变化，阶次也将保持不变。例如，无论机器速度如何，不平衡始终处于一阶。

频率如何确定？

振动信号中存在的频率可以通过 快速傅里叶变换（FFT）加速度计收集原始时间波形信号，然后 FFT 算法处理该信号以创建频谱。该频谱以图形形式清晰显示构成复杂振动的所有单个频率，使分析人员能够识别峰值并将其与潜在的故障源进行匹配。

频率、速度和加速度之间的关系

对于给定的振动能量水平，位移、速度和加速度的振幅高度依赖于频率。因此，不同的频率范围需要使用不同的测量单位：

• 低频： 排量最高。
• 中频： 速度最快。
• 高频： 加速度最高。

了解频率是释放振动分析诊断潜力的关键，将原始数据转化为可操作的维护信息。

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