В качестве основных величин, характеризующих вибрации, могут быть приняты: линейное смещение, скорость вибрации, ускорение и частота вибраций. В зависимости от природы вибраций и поставленной задачи могут быть измерены амплитудные, мгновенные, действующие или средние значения. Если движение гармоническое, то достаточно измерить частоту и еще одну из основных величин, а остальные могут быть рассчитаны, исходя из найденных.
Негармонические вибрации, чаще всего встречающиеся на практике, могут быть проанализированы путем записи спектров, что требует выделения частот и амплитуд составляющих.
Для исследований необходимо измерять все указанные выше величины. По смещениям, возникающим при вибрациях, можно судить о зазорах между вибрирующими деталями. Для вращающихся машин также необходимо выявить остаточную неуравновешенность. Амплитуда смещений может служить критерием для оценки вибрации только в том случае, если известна частота вибрации.
Скорость вибрации — это физический фактор, от которого зависит шум машины. В специальной литературе показано, что воздействие вибраций на человека можно оценить через скорость вибрации, так как вибрации с различными амплитудами, но с одинаковой скоростью вызывают одинаковые физиологические ощущения.
По ускорению вибрации можно судить о силах, воздействующих на материалы (т. е. вызывающих усталость материала). Измерения ускорений производятся в том случае, если необходимо выделить вибрации с повышенной частотой.
До последнего времени «в промышленных контрольных измерениях производились измерения смещения (амплитуды), скорости или ускорения, при этом в каждом случае обосновывался выбор способа измерений. В последнее время пришли к выводу, практически единогласному, что при контрольных измерениях вибрации должны оцениваться по действующему значению скорости вибрации, измеренной в миллиметрах в секунду. Вообще измерения вибраций требуют соблюдения определенных условий, касающихся способа установки машины, режима ее работы и определения точек измерения. Кроме того, дополнительная масса, т. е. масса, жестко связываемая с испытуемой машиной, должна соответствовать условиям, о которых будет сказано ниже.
Масса датчика вибраций не должна превосходить 1/10 массы машины, а соединение датчика с машиной должно быть жестким, чтобы он следовал за смещениями участка поверхности корпуса (станины), подлежащего испытанию, т. е. имел ту же частоту вибрации.
Способ установки машины для испытания зависит от массы машины и от способа ее монтажа в эксплуатации, как показано в табл. 1.
Упругий или жесткий монтаж должен обеспечить нормальное положение испытуемой машины. Монтаж считается жестким, когда дополнительная масса (несущая рама или фундамент) превосходит не менее чем в 10 раз массу машины.
Упругий монтаж можно обеспечить путем подвешивания электрической машины на пружине или установки ее на упругую опору таким образом, чтобы собственная частота колебаний опоры вместе с испытуемой машиной не превышала 25% частоты вращения соответствующей низшей скорости при работе машины.
Вертикальная упругая установка считается правильно осуществленной, если статическая деформация упругой опоры при минимальной рабочей скорости вращения машины не превышает значения, приведенного на рис. 2. В случае установки на упругую опору статическая деформация опоры б должна быть не более половины начальной толщины.
Рис. 2. Минимальная статическая деформация упругой опоры в функции частоты вращения машины.
а — двигатель подвешен на рессорах; б — двигатель расположен на упругой опоре.
Не допускается использование упругих элементов, имеющих остаточные деформации. Испытуемая машина во время испытаний должна работать вхолостую и только в двигательном режиме.
Машины с пологой характеристикой должны испытываться при номинальном напряжении, а с сериесной характеристикой — при номинальной скорости вращения.
Многоскоростные машины и машины с регулируемой скоростью вращения должны испытываться при наибольшей скорости или скорости при которой появляются максимальные вибрации. Встроенные машины должны испытываться вместе с приводимым ими оборудованием.
Точки измерения располагают в трех взаимно перпендикулярных направлениях X, У и Z. Направление Z параллельно оси вращения машины. Если машина имеет лапы, то ось У перпендикулярна плоскости крепления.
Для фланцевых машин ось У вертикальна, если ось машины горизонтальна, или горизонтальна, если ось машины вертикальна.
Точки измерения выбираются следующим образом: на подшипниках — ,в направлениях X, Y и Z; на лапах — в направлении У; на фланцах — в направлении Z.
В случае невозможности проведения измерений в указанных точках измерения должны выполняться в соответствующих направлениях на подшипниковых щитах или на станине.
Измерения на подшипниках позволяют судить об их качестве и соблюдении технологии их установки. Измерения на лапах характеризуют степень уравновешенности вращающейся машины. Одновременно, зная уровень вибрации на лапах или фланце, можно принять соответствующие меры для предотвращения передачи этих вибраций опоре, на которой устанавливается машина.
