振动理论模态分析与试验模态分析.PPT

檢驗設備機台振動問題改善輔導 王柏村 國立屏東科技大學 機械工程系暨研究所 TEL: (08)770-3202轉7017 FAX: (08)774-0142 E-mail: wangbt@.tw www: .tw 33/teacher/index.htm 大綱 一、計畫概要 二、振動基本原理簡介 三、振動問題之工程分析流程 四、振動問題之診斷 五、未來工作方向 六、結論 一、計畫概要 計畫目標 1. 協助瞭解設備振動相關問題，以及如何進行問題定義。 2. 振動分析、檢測實務之教育訓練。 3. 針對需求建立振動問題之解析診斷流程。 4. 提出機台振動問題之改善策略及方案。 5. 協助建立系統化之振動問題改善模式。 一、計畫概要（續） 實施方式 1. 現場勘查實地瞭解可能遭遇之振動問題。 2. 針對需求依學員背景編撰適當教案及教育訓練課程。 3. 進行振動問題之因素分析。 4. 進行振動問題診斷及可能成因判斷。 5. 建立振動引起相關問題之評估指標。 6. 提出振動引起相關問題之測試方案。 7. 確認振動影響因素。 8. 提出改善方案。 9. 結案報告：繳交結案報告。 一、計畫概要（續） 振動問題診斷之具體步驟： (1) 振動引起之現像觀察與資料收集 (2) 振動引起相關問題之因素分析 (3) 建立評估指標 (4) 提出振動引起相關問題之測試方案 (5) 機器系統之振動原因診斷 (6) 影響因素之確認 (7) 建議改善方案 一、計畫概要（續） 時程與主要工作項目 二、振動基本原理簡介 何謂振動？ 一部機器或其組件會由其靜止位置呈現來回往復之運動狀態謂之。 以一彈簧質塊作說明，質塊會產生振動之原因： 初始條件：質塊有初始位移或初始速度之效應 外力負荷：有外力作用於質塊 單自由度彈簧質塊系統 單自由度彈簧質塊系統具初始位移及初始速度之響應特性 系統運動方程式： 初始條件： 其中， m：質塊質量(mass)，單位：kg k：彈簧常數(spring constant)，單位：N/m ：初始位移 ：初始速度 當 ，稱為自由振動(free vibration) 當 ，稱為強制振動(forced vibration) 單自由度彈簧質塊系統 質塊具初始位移之位移響應： ：自然頻率(natural frequency)，單位：rad/sec 單自由度彈簧質塊系統 質塊具初始速度之位移響應： ：自然頻率(natural frequency)，單位：rad/sec 單自由度彈簧質塊系統 質塊具初始位移及初始速度之位移響應： 振動特性之表示方式 當機器呈現振動之現像，通常以下列方式表達振動特性： 位移(displacement) 速度(velocity) 加速度(acceleration) 振幅(amplitude) 頻率(frequency) 相位角(phase angle) 正弦波(sinusoidal wave)之特性 一正弦波可表示成下式： 正弦波(sinusoidal wave)之特性 一正弦波可表示成下式： ：圓週頻率(circular frequency)，單位：rad/sec。 f ：頻率(frequency)，單位：cycle/sec、Hz。 T ：週期(period)，單位：sec。 X ：振幅(amplitude)，單位：物理量，如位移(m)，速度(m/sec)、加速度(m/sec2) ：相位角(phase angle)，單位：rad。 RPM、CPM：每分鐘轉速(revolution per minute, cycle per minute)，單位：RPM、CPM。 位移、速度、加速度關係 ：位移振幅 ：速度振幅 ：加速度振幅 位移、速度、加速度關係 時間域及頻率域關係 時間域及頻率域關係 系統受簡諧及隨機之輸入與輸出示意圖 振動量大小之表示方式 波峰至波峰值：peak-to-peak＝2X 峰值：peak＝X 平均值：avg＝0 均方根值：RMS(root mean square)＝ 振動量大小之表示方式 振動量之評估標準 振動量之評估標準 振動量之評估標準 三、振動問題之工程分析流程 典型之振動問題工程分析流程，可歸納如下步驟： 1.工程問題描述 2.定義問題 3.擬定分析目標 4.分析 5.結果評估與討論 6.報告 三、振動問題之工程分析流程（續） 1. 工程問題描述 振動現像觀察