ГОСТ ИСО 10817-1-2002 Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации

Приложение В
(справочное)

     
Измеряемые параметры

В.1 Среднее положение вала

Среднее значение перемещения вала (, ), определяемое в двух заданных ортогональных координатах относительно некоторой точки отсчета (см. рисунок 3), получают в результате интегрирования перемещения по времени:

,                                        (В.1)

     

,                                        (В.2)

где и - изменяющиеся со временем значения перемещения относительно центра координат, а () - период времени, много больший периода самой низкочастотной составляющей вибрации.

В случае измерений абсолютной вибрации центр координат представляет собой точку, фиксированную в пространстве. Для относительной вибрации эта точка соответствует среднему значению положения центральной точки вала относительно невращающейся части машины в том месте, где проводят измерения. Изменения положения центра координат могут быть обусловлены рядом факторов, среди которых изменение положения подшипника (фундамента), изменение характеристик слоя смазки в подшипнике и т.д. Эти изменения являются, как правило, медленными по сравнению с периодом частотных составляющих и .

Следует отметить, что в общем случае полученное интегрированием по времени среднее положение по каждому из направлений отличается от полусуммы максимального и минимального перемещений (см. рисунки 7 и В. 1). Но если вибрация вала содержит единственную частоту и изменяется по синусоидальному закону, траектория центра вала будет эллиптической, а среднее по времени значение в любом направлении измерений будет совпадать с полусуммой максимального и минимального перемещений.

В.2 Размах виброперемещения

Параметрами, представляющими первоочередной интерес с точки зрения измерений вибрации вала, являются те, что описывают форму его траектории. Рассмотрим траекторию движения вала, изображенную на рисунке 3, и предположим, что вибрацию измеряют с помощью двух датчиков и , расположенных под углом 90° друг к другу. В некоторый момент центр вала находится в точке траектории, а мгновенное значение перемещения вала относительно среднего положения будет . Но в плоскости датчиков и мгновенные значения перемещения вала относительно среднего положения будут соответственно и , так что

.                                             (B.3)

Значения , и будут изменяться по времени вместе с движением центра вала по траектории - соответствующие сигналы, появляющиеся на выходе каждого датчика, показаны на рисунке В.1.

Примечание - Если траектория эллиптическая, сигналы с датчиков будут представлять собой чистые синусоиды одной частоты.

, - неподвижная система координат; 0 - среднее по времени положение траектории орбиты;
, - средние значения перемещений вала; - мгновенное положение центра вала; - положение вала
при его максимальном отклонении от среднего положения; - мгновенное значение перемещения вала;
- максимальное отклонение вала от среднего положения; , - мгновенные значения
перемещений в направлениях измерений датчиков и соответственно;
- максимальное значение размаха перемещения;
- размах перемещения вала в направлениях измерений датчиков и

Рисунок В.1 - Изменение со временем положения центра вала при его движении по орбите
и вызываемые этим движением сигналы, снимаемые с датчиков и

Размах перемещения в плоскости датчика , определяют как разность между максимальным и минимальным перемещениями, измеренными этим датчиком. То же самое относится к параметру для датчика . Ясно, что значения и не будут равны и, в общем, будут отличаться от аналогичных измерений, сделанных в других радиальных направлениях. Таким образом, значение размаха перемещения зависит от направления, в котором проводят измерение.

Размах перемещения - это тот параметр, который наиболее часто используют для контроля состояния машин с вращательным движением.

Насколько просто выполнить измерения размаха перемещения в двух взаимно ортогональных направлениях, настолько трудно провести непосредственное измерение максимального значения размаха перемещения и соответствующего ему углового положения вала на орбите (см. рисунок В.1). На практике возможно использование других параметров, с помощью которых может быть получено приближенное значение максимального размаха перемещения. Для более точной оценки необходимо более подробно исследовать форму траектории, например с помощью осциллографа.

В.3 Метод А: Среднее квадратическое размахов перемещений, измеренных в двух взаимно перпендикулярных направлениях

Значение можно аппроксимировать следующей формулой:

.                            (В.4)

Формула (В.4) в случае преобладания в спектре вибрации оборотной частоты будет, как правило, давать завышенную оценку с максимальной погрешностью приблизительно 40%.

Максимальная погрешность имеет место для случая круговой траектории и последовательно уменьшается по мере сплющивания траектории, обращаясь в нуль, когда траектория превращается в отрезок прямой линии.