Понятия, причины возникновения и физические

Характеристики вибрации

 

В соответствии с ГОСТ 24346-80 (ст. СЭВ 1926-79) «Вибрация. Термины и определения» под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочерёдное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.

Простейшей колебательной системой является система с одной степенью свободы.

С точки зрения механизма возбуждения вибрации, различают силовое, кинематическое и параметрическое возбуждение вибрации. При силовом возбуждении причинами являются неуравновешенные внешние силовые воздействия (пуансон, матрица).

При кинематическом возбуждении причиной возникновения является движение машины по неровному пути. Параметрическое возбуждение вибрации является следствием перемещения центра тяжести в системе в отсутствии внешних возмущающих сил. Движение происходит за счёт переменных сил инерции.

Простейшим видом колебаний являются гармоничные синусоидальные колебания:

 

Рисунок 2 – Гармоничные синусоидальные колебания

 

Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются:

- амплитуда перемещения А, мм;

- амплитуда колебательной скорости V, м/с.

- амплитуда колебательного ускорения, а м/с²;

- период, Т, с

- частота, f=1/Т, Гц

 

Для характеристики вибрации определяющими являются действующие значения параметров. Так, действующее значение виброскорости есть среднеквадратичная величина мгновенных значений скорости V(t) за время усреднения T(y), которое выбирают с учётом характера изменения виброскорости во времени:

 ,                                                          (1)

где

V_q – действующее значение виброскорости;

T_y – время усреднения;

V(t) – среднеквадратичная величина мгновенных значений виброскорости.

Таким образом, для характеристики вибрации используют спектры действующих значений параметров или средних квадратов этих параметров:                                                                                                                                                                                                                                          

;                                                                       (2)

Учитывая, что абсолютные значения этих параметров меняются в очень широких пределах – до 16-ти порядков. В практике виброакустических исследований используют логарифмические уровни соответствующих параметров. Логарифмический уровень колебаний – это характеристика колебаний, сравнивающая две одноимённые физические величины, пропорциональные десятичному логарифму отношения оцениваемой и опорной величины. Измеряются уровни в децибелах (дБ).

 

                                           (3)

 

V_q – действительная (замеренная) величина

          V₀ – стандартизированная пороговая величина

                                   (4)

 а_о – (стандартизированная пороговая величина)           

                                                                                                                        

Спектры вибрационных параметров могут быть дискретные и непрерывные (см. рисунки 2; 3).

Рисунок 2 – Дискретный спектр вибрационных параметров

Рисунок 3 – Непрерывный спектр вибрационных параметров

 

При анализе непрерывных спектров необходимо указывать, к какой полосе частот относится параметр.

Если f₁ – нижняя граничная частота данной полосы частот, Гц;

    f₂ – верхняя граничная частота данной полосы частот, Гц.

Тогда, в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, принимается средняя геометрическая частота:

                                                                (5)

Весь диапазон частот вибрации разбит на октавы:

                                                                          (6)

Анализ и построение спектров вибрации могут выполняться также в третьоктавном диапазоне:

                                                                        (7)

Среднегеометрические значения октавных полос частот стандартизированы: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. С точки зрения охраны труда колебания с частотой более 1000 Гц с незначительными амплитудами интереса не представляют.