理解振动分析中的加速度

定义：什么是振动加速度？

加速度 是物体速度相对于时间的变化率。在振动分析中，它是一种基本测量方法，用于量化振动部件速度的变化速度。位移测量部件移动的距离，速度测量部件移动的速度，而加速度则关注作用在部件上的力，这使得它对冲击和运动突变等高频事件特别敏感。

为什么加速度测量很重要？

加速度测量对于全面的状态监测程序至关重要，因为它能够有效检测其他测量方法可能遗漏的特定类型的机器故障。其重要性源于以下几个关键因素：

• 高频故障检测： 加速度本质上对高频振动更为敏感。这使得它成为检测滚动轴承早期故障、齿轮啮合问题以及叶片通过频率的理想参数，因为这些现象通常会产生高频振动。
• 与武力的直接关系： 根据牛顿第二定律（力 = 质量 × 加速度），加速度与机器内部的动态力成正比。测量加速度可以直接了解导致部件应力和疲劳的力。
• 宽动态范围： 加速度计是用于测量加速度的传感器，可以覆盖非常广泛的频率和振幅范围，使其能够灵活地监测各种类型的机械。

单位和测量

常用单位

振动加速度通常用以下两个单位之一来表示：

• 克： 表示地球引力加速度的无量纲单位。1 g 约等于 9.81 m/s²。使用“g”很常见，因为它提供了一种标准化、可关联的振动强度测量方法。
• 米/秒²（或毫米/秒²）： 加速度的标准 SI 单位（米每平方秒）。

如何测量？

加速度几乎完全是用 加速度计这是一种将振动的机械力转换为比例电信号的传感器。压电加速度计因其坚固耐用、精度高、频率响应宽广等特点，是工业状态监测中最常用的加速度计类型。

诊断中的实际应用

在诊断中，加速度数据用于识别特定问题：

• 轴承故障： 轴承座圈、滚子或滚珠上的微小缺陷会产生微小的高频尖峰。加速度测量，尤其是与以下技术结合使用时 包络分析，是早期检测这些故障的主要方法。
• 变速箱分析： 在加速度谱中可以清楚地看到齿轮啮合产生的高频振动以及裂齿或断齿产生的冲击。
• 高速机械： 对于涡轮机和高速压缩机等设备，加速度通常是首选的整体振动测量，因为主频率落在最敏感参数的范围内。

与速度和位移的关系

位移、速度和加速度在数学上通过积分和微分相互关联。对于简单的正弦振动：

• 速度是加速度的积分。
• 位移是速度的积分。

这意味着，对于相同的振动能量，加速度振幅在高频下自然会更高，而位移振幅在低频下会更高。这就是为什么分析人员会选择最适合预期故障频率范围的测量参数。

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