【導(dǎo)讀】機(jī)械振動(dòng)可能由于內(nèi)部或外部因素而發(fā)生。內(nèi)部因素是機(jī)器條件所固有的。內(nèi)部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當(dāng)齒輪、滾柱軸承和傳動(dòng)皮帶等高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)部件磨損時(shí)，磨損會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。不平衡力可能是由于機(jī)器軸未對(duì)準(zhǔn)或旋轉(zhuǎn)軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)物體的振動(dòng)與附近另一個(gè)物體的固有頻率共振時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。由于其放大效應(yīng)，它可能特別具有破壞性。
什么是機(jī)械振動(dòng)？
機(jī)械振動(dòng)可能由于內(nèi)部或外部因素而發(fā)生。內(nèi)部因素是機(jī)器條件所固有的。內(nèi)部因素的例子有磨損、不平衡力和共振。當(dāng)齒輪、滾柱軸承和傳動(dòng)皮帶等高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)部件磨損時(shí)，磨損會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。不平衡力可能是由于機(jī)器軸未對(duì)準(zhǔn)或旋轉(zhuǎn)軸周圍的重量不平衡造成的。共振是一種可以放大振動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)物體的振動(dòng)與附近另一個(gè)物體的固有頻率共振時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。由于其放大效應(yīng)，它可能特別具有破壞性。
外部機(jī)械振動(dòng)因素包括風(fēng)、交通，甚至地震運(yùn)動(dòng)。從中長期來看，機(jī)械振動(dòng)會(huì)影響機(jī)械系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的性能、可靠性和安全性。有時(shí)，損壞非常嚴(yán)重，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障。因此，監(jiān)測(cè)和控制振動(dòng)至關(guān)重要。
振動(dòng)傳感器如何工作？
振動(dòng)傳感器是可以測(cè)量物體微小的重復(fù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。它們可以監(jiān)控機(jī)器的早期故障跡象，并有助于防止代價(jià)高昂且危險(xiǎn)的故障。
原則上，振動(dòng)傳感器可以將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這些傳感器利用放置在連接到電路的兩個(gè)電極之間的壓電晶體。壓電晶體在受到機(jī)械應(yīng)力和振動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生電壓。電壓與機(jī)械應(yīng)力或振動(dòng)的量成正比。
作為狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一部分，振動(dòng)傳感器已成為現(xiàn)代工業(yè)中預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)特定的機(jī)器參數(shù)以識(shí)別潛在的故障。振動(dòng)是直到近還沒有像其他參數(shù)那樣受到密切關(guān)注的條件參數(shù)之一。過去，加速度計(jì)用于振動(dòng)分析，但壓電振動(dòng)傳感器近變得更加普遍。
在接下來的部分中，我們將回顧可用的不同類型的振動(dòng)傳感器以及一些相關(guān)的應(yīng)用。
電渦流傳感器
渦流是通過改變磁場在導(dǎo)體材料上感應(yīng)出的電流?；跍u流的振動(dòng)傳感器由放置在待測(cè)量物體附近的線圈組成。當(dāng)該物體移動(dòng)時(shí)，線圈周圍的磁場發(fā)生變化，從而在線圈中感應(yīng)出電流。產(chǎn)生的感應(yīng)電壓被放大并處理以計(jì)算物體的振動(dòng)。
圖 1.電渦流振動(dòng)傳感器示意圖。圖片由澳大利亞 Bestech提供
加速度計(jì)振動(dòng)傳感器
加速度計(jì)有多種形式。在振動(dòng)傳感領(lǐng)域，這些傳感器通過測(cè)量物體在三個(gè)維度上的加速度來確定振動(dòng)量，這對(duì)于識(shí)別振動(dòng)源非常重要。加速度計(jì)是使用壓電元件構(gòu)建的，是常用的振動(dòng)傳感器形式。
另一種形式的振動(dòng)傳感器是振動(dòng)計(jì)，它測(cè)量速度而不是加速度。
振動(dòng)傳感器用在哪里？
如前所述，振動(dòng)傳感器可用于從家用電器到制造設(shè)備的各種應(yīng)用。一些常見的應(yīng)用包括：
電機(jī)和變速箱
振動(dòng)傳感器對(duì)于監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備中電機(jī)和變速箱的狀況至關(guān)重要。電機(jī)和齒輪箱的振動(dòng)是工業(yè)應(yīng)用中的常見問題，可能表明設(shè)備存在潛在問題。此外，振動(dòng)傳感器可以產(chǎn)生有關(guān)磨損、撕裂、不對(duì)中和不平衡的早期信號(hào)的有價(jià)值的信息。該信息可用于安排維護(hù)并防止停機(jī)。
旋轉(zhuǎn)設(shè)備
泵、風(fēng)扇和渦輪機(jī)是由于持續(xù)旋轉(zhuǎn)而遭受高振動(dòng)水平的設(shè)備的其他示例。
壓縮機(jī)
工業(yè)壓縮機(jī)是用于增加氣體壓力的機(jī)械設(shè)備。它們廣泛用于為氣動(dòng)工具和機(jī)械提供動(dòng)力，并為制造過程提供壓縮空氣。工業(yè)壓縮機(jī)有很多種，其中許多通常會(huì)受到高振動(dòng)水平的影響，例如螺桿壓縮機(jī)和離心壓縮機(jī)。
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