ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИБРАЦИИ

    Вибрация - это механические колебания в технике (машинах, механизмах, конструкциях и пр.). Полезная вибрация возбуждается преднамеренно вибраторами (рабочими органами вибрационных машин) и используется в строительстве, машиностроении, медицине и т. п. Вредная вибрация возникает непреднамерено, например, при движении транспортных средств, работе двигателей, турбин и т. д. и может привести к нарушению режимов работы и даже к разрушению. Для защиты от вибраций применяют виброизоляцию, виброопоры и др.
    Колебания - это процесс поочередного возрастания и убывания обычно во времени значений какой-либо величины.
    Механические колебания - это колебания значений кинематической или динамической величины, характеризующей механическую систему.
    Полигармонические колебания - это сумма колебаний разных частот.
    Абсолютная вибрация - это колебания тела около положения своего равновесия (например, вибрация корпусов машин, фундаментов, трубопроводов относительно Земли), другими словами, колебания тела в абсолютной системе координат.
    Относительная вибрация - это колебания одного тела относительно другого.

    Вибрация характеризуется следующими скалярными величинами:

• Виброперемещение (S, мкм) - это расстояние между крайними точками перемещения колеблющегося элемента вдоль оси измерения. Измеряется в линейных единицах. Виброперемещение измеряется при возникновении низкочастотной вибрации, верхняя граница частотного спектра не более 200 Гц. Эти измерения актуальны в строительной виброакустике, при проведении балансировки роторов, при исследовании машин с малыми зазорами между узлами и деталями, при исследовании упругих деформаций и прогнозе усталостных разрушений.
• Виброскорость (v, мм/с) - это скорость перемещения контролируемой точки оборудования. Виброскорость измеряют в частотном диапазоне 10…1000 Гц. По уровню виброскорости определяют техническое состояние машин, их узлов и деталей. Этот параметр характеризует мощность колебательного (вибрационного) процесса, направленного на разрушение деталей и характеризует энергетическое воздействие на узлы объекта контроля (энергия колебания E = m × v² / 2).
• Виброускорение (a, м/с²) - это ускорение перемещения контролируемой точки оборудования или это скорость изменения скорости. Параметр характеризует силу инерции, которая воздействует на объект при вибрации: F = ma, где F - сила инерции, m - масса объекта, а - виброускорение. Виброускорение измеряется при наличии вибрации в широкой полосе частот, от 50 до 10000 Гц и более. Эти измерения актуальны при виброакустической диагностике для оценки силы ударов и раннего обнаружения повреждений в подшипниках качения и зубчатых передачах.
• Период - это интервал времени, который необходим для завершения одного цикла колебания.
• Частота колебаний (f, Гц) - это величина обратная периоду, определяет количество циклов колебаний за один период. f = 1/T, где Т – период, время полного цикла колебаний (с). Одно колебание в секунду соответствует 1 Гц. При частоте вращения 3000 об/мин, частота колебаний составляет: f = n / 60 = 3000 / 60 = 50 Гц. Частота колебаний позволяет идентифицировать источник колебаний.

    Гармонические колебания в разных точках машины, совпадающие по частоте, называются синхронными. Синхронные колебания отличаются друг от друга амплитудой и фазой.
    Перемещение, скорость и ускорение – гармонические функции одной частоты. Для гармонического колебательного процесса существует ряд особенностей, которые характеризуют связь между амплитудами перемещения, скорости и ускорения:

     v = S×2πf = a×10³ / (2πf)
S = v / (2πf)= a×10³ / (2πf)²
а = S×(2πf)² / 1000 = v×2πf /1000

    Вибрация может изменяться в процессе наблюдения в сотни и тысячи раз, и для измерения вибрации неудобно использовать обычные линейные единицы измерений. Поэтому наряду с линейными используют логарифмические величины уровни виброускорения и уровни виброскорости в октавных полосах частот, выраженные в децибелах. Уровень виброускорения:

     L_a = 20 lg (a/10^-6), дБ

    где a - среднеквадратичное значения ускорения м/с²
         10^-6 - опорное значение виброускорения м/с².
    Соотношение между логарифмическими уровнями виброускорения в дБ и его значениями в м/с2приведены в СН 2.2.4/2.1.8.566-96 (Приложение 3).