共振是單個部件或組合部件的自然頻率。所有結(jié)構(gòu)都有1個共振頻率。如果使用足夠的力敲擊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)會以自然頻率振動。1個結(jié)構(gòu)在其3個方向上都會有共振頻率（水平、垂直、軸向）。由于激振力在共振頻率附近，共振會放大振動。謹(jǐn)記：共振只是放大振動，不是振動源。共振故障主要有兩種形式。

臨界轉(zhuǎn)速：當(dāng)一個部件以其自然頻率旋轉(zhuǎn)時，會發(fā)生。

1. 臨界轉(zhuǎn)速很簡單，就是讓旋轉(zhuǎn)速度（rpm）與轉(zhuǎn)子的自然頻率（cpm）相同。

2. 以臨界轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，很小的剩余不平衡量（總是會存在）足夠產(chǎn)生很大的振動。

3. 柔性轉(zhuǎn)子通過啟機或停機，可以得到轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。

4. 皮帶的臨界轉(zhuǎn)速很難知曉，這是很常見。皮帶以其共振頻率（或者在共振頻率附近）旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生很大振動，導(dǎo)致其它故障。例如，皮帶的自然頻率和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速相同時，皮帶會共振。

5. 如果柔性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，第2、3臨界轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生。

結(jié)構(gòu)共振：該故障比臨界轉(zhuǎn)速故障更常見。當(dāng)激振力的頻率接近結(jié)構(gòu)自然頻率的(±10%)是，共振便會發(fā)生。

1. 結(jié)構(gòu)可以使設(shè)備本身或旁邊的結(jié)構(gòu)，如扶手或I型梁。

2. 常見的例子是一臺立式泵。由于頂部部件缺乏支撐，通常會有較低的共振頻率（~300cpm）。正常工作時，這不是問題。但是啟機或停機時，部件在通過結(jié)構(gòu)自然頻率時會發(fā)生“顫振”(這不是臨界轉(zhuǎn)速，而是結(jié)構(gòu)共振頻率)。

3. 結(jié)構(gòu)本身會振動很大，不要與臨界轉(zhuǎn)速相混淆。

4. 結(jié)構(gòu)振動的形態(tài)是很重要的線索，稱為“振型”。

5. 為了核實共振問題，測試結(jié)構(gòu)的自然頻率很重要。

共振問題一旦確診，很容易矯正，它也可以使很復(fù)雜和難以矯正。關(guān)鍵在于診斷。那么你該如何診斷呢？

對于臨界轉(zhuǎn)速可以通過設(shè)備啟停機測試得到。在啟停機過程中，同時采集1X轉(zhuǎn)頻的振動幅值和1X轉(zhuǎn)頻的相位，繪制Bode圖。該測試需要1X轉(zhuǎn)頻的參考，為了跟蹤該頻率的振動幅值和相位。當(dāng)轉(zhuǎn)子通過臨界轉(zhuǎn)速時，需注意兩件事情：

1. 1X轉(zhuǎn)頻幅值在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時變大，然后隨著轉(zhuǎn)速變化，降低到正常值。

2. 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速通過臨界轉(zhuǎn)速時，相位會變化180度。這是由于轉(zhuǎn)子從剛性（工作轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速）變?yōu)槿嵝裕üぷ鬓D(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速）。具體而言，剛性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，重點拉著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；柔性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，重點推著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

對于結(jié)構(gòu)共振，首先懷疑以下幾方面：

1. 某方向上單一頻率(共振頻率)，很高的振動幅值。

2. “振型”分析可以說明結(jié)構(gòu)如何共振的。

如果兩個特征都不能確認(rèn)共振故障，那么對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行“敲擊測試”。雖然該測試有高科技方法，但是也有簡單的。對停止運轉(zhuǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行敲擊(設(shè)備運轉(zhuǎn)時，也可進(jìn)行敲擊測試），測試其響應(yīng)。根據(jù)共振頻率高低調(diào)整時間波形的長度，一般是2s,1個周期，然后FFT轉(zhuǎn)換為頻率。頻率高,采集時間短；頻率低，采集時間長。如果測得結(jié)構(gòu)響應(yīng)頻率在激振頻率的10%內(nèi)，共振應(yīng)該確認(rèn)為故障。兩個頻率越近，故障越確定。

糾正共振故障，有下面4個方法：

1. 增加結(jié)構(gòu)的剛度-這個方法會增加結(jié)構(gòu)的共振頻率。

2. 增加結(jié)構(gòu)的質(zhì)量-這個方法會降低結(jié)構(gòu)的共振頻率。

3. 改變激振力的頻率-改變設(shè)備的轉(zhuǎn)速。

4. 在結(jié)構(gòu)上增加動態(tài)減震器-這個方法相對于給結(jié)構(gòu)增加一個音叉。減震器會以結(jié)構(gòu)的共振頻率進(jìn)行振動，但是振動的相位相反，這樣就能降低結(jié)構(gòu)共振產(chǎn)生的振動信號。應(yīng)該根據(jù)激振力選擇合適大小的減震器。

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標(biāo)簽：共振、故障、設(shè)備

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文章名稱：《設(shè)備共振故障主要有兩種形式》

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