振动分析知识系列教程之——如何理解共振

本视频的内容是如何理解共振。共振是每台机器和结构内部的无声杀手。共振是固有频率的激发。共振会放大振动，这些振动可能会来自不平衡、泵的叶片振动、轴承的振动或者任意来源的振动。放大的振动会导致焊缝破裂、基础损坏、导致螺栓破裂、加速轴承磨损并损坏机器的其他零件。它也会总体上增加设备的振动。过大的振动会引发噪音，让这个区域内的工人不舒服，从而降低产品质量，甚至惹恼住在工厂区域附近的邻居。这张照片显示这个扶手由于一直因为共振振动、振动、振动,这个区域已经磨损了，现在可能不那么严重，但是你可以看到共振可以做到什么。

要解释共鸣，我们进一步想象，我们有一个音叉。这个音叉我们标记为A，它的频率为440Hz。我们把它安装在比如说一个电机上。如果电机没有运转它就不会振动。如果电机运转了一点点，但和440Hz的频率不匹配，它也会只是振动一点点。它只会像碰到金属那样发生一些振动。但是如果设备在440Hz运行，匹配了音叉的频率，音叉会振动得很疯狂。440Hz是音叉的固有频率，也就是音叉两次振动之间的时间间隔。如果我们恰好这个时间给它冲击，比如用某个硬的东西敲击它使它响，或者只是通过设备产生它的固有频率或者固有频率附近的频率上的振动，这就是我们担心的振动。它会导致设备失效、产生噪音或者我刚才提到的其他事情等等。其中一个关键点是，如果有振动的频率在固有频率的15-20%范围内，比如这个例子里的440Hz，它将会引起很多额外的振动。它会将振动放大10倍，20倍，甚至50倍，非常地戏剧化。

我们来看看这个来自于military.com的视频。现在来看一下这架直升机。在这个例子里您可以看到直升机已经降落。它实际上一直停在那儿。它的速度正在缓慢降低。这时候激发了共振。它实际上称为地面共振。看看会发生什么。所以您可以看到有多少额外的振动。这些振动显然会损坏直升机。您不会想这个时候待在这架直升机上。非常地戏剧性。

我们来举一个更现实的例子。在一个工厂里随着转速的增加，并接近固有频率。你可以看到这个横梁开始振动。开始共振。如果这个时候转速固定下来，它可能就像现在这样不停地上下弹跳。有可能造成各种形式的损坏。

在这个例子中我们让转速一直上升，直到接近运行转速。现在是100%运行转速。在这个例子中是皮带发生了共振。它激发了共振而不是打滑。如果皮带太松可能会造成皮带打滑。会和皮带轮速度不一样。但这是一种共振。就像你波动一根好的吉他弦，吉他弦会产生的振动那样。

这是一种非常常见的情形。泵的基础的固有频率和设备的运行转速接近。这是非常常见的。在这个例子中我们可以看到，泵和电机上下弹跳。这导致所有额外的振动。它是上下弹跳还是从一侧晃到另一侧是完全不同的两种状况。但这个例子只是来解释什么是共振。

总结下来，共振的定义指的是固有频率的激发。所有的机械结构都有固有频率。所以您工厂的每台设备都有很多个固有频率。固有频率可能使它从这一侧摇到另一侧、或者扭曲、反弹等等多种不同的模式。如果您的设备恰好在其中一个固有频率附近产生足够的振动，那么这个结构将持续地摇晃、反弹、扭曲或其他形式地运动。这会给设备带来很多额外的应力。设备产生的振动的频率激发固有频率是很常见的。正如我刚刚提到的，振动增加可能导致过早失效，过高的振动会影响工人的生产资料及其他事情。因此，了解这一点非常重要。但在工厂往往很多人不理解。你可能有无法解释的失效。而它（共振）正好是故障根源。