振动幅度：机器健康的关键指标

定义：什么是振动幅度？

振幅 是衡量振动强度或严重程度的指标。它量化了机器的振动程度，是状态监测和机械诊断中最基本的参数之一。振幅随时间的变化通常是机械故障出现的最初迹象。频率有助于诊断故障的*类型*，而振幅则有助于确定故障的*严重程度*。

测量振幅的重要性

跟踪振动幅度对于任何预测性维护计划都至关重要。振幅的增加与作用于机器部件的动态力的增加直接相关。监测这些水平有助于：

• 建立基线： 在健康机器上测量振幅为将来的比较提供了基准。
• 趋势机器健康： 通过绘制随时间变化的振幅读数，工程师可以在故障发生之前很久就检测到逐渐恶化的情况。
• 设置闹钟： 振幅水平用于设置警报和危险警报，当机器状况严重恶化时通知工作人员。
• 评估严重程度： 振幅的大小可以直接表明问题的严重程度，有助于确定维护措施的优先顺序。

测量振幅的不同方法

振动是一种动态信号，其振幅可以通过多种不同的方式量化。测量方法的选择取决于机器的类型和所需的信息。

1. 峰值（Pk）幅度

峰值是指振动波形从零点或平衡位置沿一个方向（正向或负向）达到的最大振幅。峰值测量对于评估短时、高冲击事件（例如由齿轮齿断裂或轴承严重缺陷引起的事件）特别有用。它表示在一个振动周期内施加在部件上的最大应力或力。

2. 峰峰值（Pk-Pk）幅度

峰峰值是振动部件从其最大正峰值到最大负峰值的总距离。它表示部件的整体偏移或总运动。峰峰值最常用于测量 位移因为它对于评估间隙至关重要。例如，它可以确定旋转轴的运动是否足以产生与静止轴承座接触的风险。

3. RMS（均方根）幅度

RMS 值是评估整体振动烈度最常见、最有效的指标。它的计算方法是对波形随时间变化的平方值取平均值的平方根。RMS 的主要优势在于它与 能量含量 振动的破坏力。RMS值考虑的是整个振动信号随时间的变化，而不仅仅是最大峰值，这使得它能够更稳定、更准确地衡量机器的整体状况。大多数国际标准（例如ISO 10816）都使用RMS速度来指定振动限值。

Pk、Pk-Pk 和 RMS 之间的关系

对于完美的正弦波，这些值具有简单的数学关系：

• 峰峰值 = 2 × 峰值
• RMS = 峰值 / √2 ≈ 0.707 × 峰值

然而，对于现实世界中常见的机械设备中复杂的非正弦信号（通常包含冲击和谐波），这种关系并不成立。峰值与均方根值的比值称为波峰因数，它本身可以作为一种有用的诊断工具。

使用哪个振幅单位？

振幅以位移、速度或加速度为单位进行测量，具体选择取决于感兴趣的频率：

• 位移（μm，mils）： 最适合低频振动（<10 Hz），例如非常慢的机器上的结构运动或不平衡。
• 速度（毫米/秒，英寸/秒）： 中频（10 Hz 至 1,000 Hz）的最佳通用指示器，最常见的机器故障（如不平衡和错位）都发生在该频率范围内。
• 加速度（g，m/s²）： 最适合高频振动（>1,000 Hz），例如齿轮啮合和轴承故障。

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