第一篇：通用振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

通用振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)-按軸承振幅的評定標(biāo)準(zhǔn)

按軸承振幅的評定標(biāo)準(zhǔn)

1969年國際電工委員會(huì)(IEC)推薦了汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示（峰－峰值，μm）。原水電部規(guī)定的評定汽輪發(fā)電機(jī)組等級(jí)與IEC標(biāo)準(zhǔn)基本相符，如表2所示（峰－峰值）。

表1 IEC振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)速（r/min）1000 1500 1800 3000 3600 6000 12000

在軸承上測量 75 50 42 25 21 12 6

在軸上測量 150 100 84 50 42 25 1

2表2 振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)速（r/min）優(yōu) 良 合格

1500 30 50 70

3000 20 30 50

按軸承振動(dòng)烈度的評定標(biāo)準(zhǔn)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO曾頒布了一系列振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，作為機(jī)器質(zhì)量評定的依據(jù)?，F(xiàn)將有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)介紹如下：

⑴ ISO2372/1：

該標(biāo)準(zhǔn)于1974年正式頒布，適用于工作轉(zhuǎn)速為600~12000r/min，在軸承蓋上振動(dòng)頻率在10~1000Hz范圍內(nèi)的機(jī)器振動(dòng)烈度的等級(jí)評定。它將機(jī)器分成四類：

Ⅰ類為固定的小機(jī)器或固定在整機(jī)上的小電機(jī)，功率小于15KW。

Ⅱ類為沒有專用基礎(chǔ)的中型機(jī)器，功率為15~75KW。剛性安裝在專用基礎(chǔ)上功率小于300KW的機(jī)器。

Ⅲ類為剛性或重型基礎(chǔ)上的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如透平發(fā)電機(jī)組。

Ⅳ類為輕型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如透平發(fā)電機(jī)組。

每類機(jī)器都有A，B，C，D四個(gè)品質(zhì)級(jí)。各類機(jī)器同樣的品質(zhì)級(jí)所對應(yīng)的振動(dòng)烈度范圍是有些差別的，見表3。四個(gè)品質(zhì)段的含意如下：

表3 ISO2372推薦的各類機(jī)器的振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)烈度分級(jí)范圍 各類機(jī)器的級(jí)別

振動(dòng)烈度（mm/s）分貝（db）Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類 Ⅳ類

0.18-0.28 85-89 A A A A

0.28-0.45 89-93 A A A A

0.45-0.71 93-97 A A A A

0.71-1.12 97-101 B A A A

1.12-1.8 101-105 B B A A

1.8-2.8 105-109 C B B A

2.8-4.5 109-113 C C B B

4.5-7.1 113-117 D C C B

7.1-11.2 117-121 D D C C

11.2-18 121-125 D D D C

18-28 125-129 D D D D

28-45 129-133 D D D D

45-71 133-139 D D D D

A級(jí)：優(yōu)良，振動(dòng)在良好限值以下，認(rèn)為振動(dòng)狀態(tài)良好。

B級(jí)：合格，振動(dòng)在良好限值和報(bào)警值之間，認(rèn)為機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)是可接受的（合格），可長期運(yùn)行。

C級(jí)：尚合格，振動(dòng)在報(bào)警限值和停機(jī)限值之間，機(jī)組可短期運(yùn)行，但必須加強(qiáng)監(jiān)測并采取措施。

D級(jí)：不合格，振動(dòng)超過停機(jī)限值，應(yīng)立即停機(jī)。

振動(dòng)烈度是以人們可感覺的門檻值0.071mm/s為起點(diǎn)，到71mm/s的范圍內(nèi)分為15個(gè)量級(jí)，相鄰兩個(gè)烈度量級(jí)的比約為1.6，即相差4分貝。

⑵ ISO3945：

該標(biāo)準(zhǔn)為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械振動(dòng)—現(xiàn)場振動(dòng)烈度的測量和評定。在規(guī)定評定準(zhǔn)則時(shí)，考慮

了機(jī)器的性能，機(jī)器振動(dòng)引起的應(yīng)力和安全運(yùn)行需要，同時(shí)也考慮了機(jī)器振動(dòng)對人的影響和對周圍環(huán)境的影響以及測量儀表的特性因素。

顯然，在機(jī)器表面測得的機(jī)械振動(dòng)，并不是在任何情況下都能代表關(guān)鍵零部件的實(shí)際振動(dòng)應(yīng)力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或機(jī)器傳遞給周圍結(jié)構(gòu)的振動(dòng)力。在有特殊要求時(shí)，應(yīng)測量其它參數(shù)。表4給出了功率大于300KW、轉(zhuǎn)速為600~12000轉(zhuǎn)／分大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)烈度的評定等級(jí)。

注：參考值10-5mm/s。

表4 ISO3945評定等級(jí)

振動(dòng)烈度 支持類型

振動(dòng)烈度（mm/s）分貝（db）剛性支承 撓性支承

0.46-0.71 93-97 良好 良好

0.71-1.12 97-101 良好 良好

1.12-1.8 101-105 良好 良好

1.8-2.8 105-109 滿意 良好

2.8-4.6 109-113 滿意 滿意

4.6-7.1 113-117 不滿意 滿意

7.1-11.2 117-121 不滿意 不滿意

11.2-18 121-125 不允許 不滿意

18-28 125-129 不允許 不允許

28-45 129-139 不允許 不允許

該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的振動(dòng)烈度評定等級(jí)決定于機(jī)器系統(tǒng)的支承狀態(tài)，它分為剛性支承和撓性支承兩大類，相當(dāng)于ISO2372中的Ⅲ與Ⅳ類。對于撓性支承，機(jī)器—支承系統(tǒng)的基本固有頻率低于它的工作頻率，而對于剛性支承，機(jī)器—支承系統(tǒng)的基本固有頻率高于它的工作頻率。

按軸振幅的評定標(biāo)準(zhǔn)

ISO7919/1《轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的測量評定—第一部分總則》于1986年正式頒布。ISO/DIS79110-

2《旋轉(zhuǎn)機(jī)器軸振動(dòng)的測量與評定—第二部分：大型汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用指南》于1987年制訂，它規(guī)定了50MW以上汽輪發(fā)電機(jī)組軸振動(dòng)的限值，見表5和表6，分別適用于軸的相對振動(dòng)與軸的絕對振動(dòng)。

表中級(jí)段A，B，C的意義與前述相同。軸振動(dòng)的測量應(yīng)用電渦流傳感器。

表5 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸相對振動(dòng)的限值（位移峰－峰值，單位μm）

極段 轉(zhuǎn)速（r/min）

1500 1800 3000 3600

A 100 90 80 75

B 200 185 165 150

C 300 290 260 240

表6 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸絕對振動(dòng)的限值（位移峰－峰值，單位μm）

極段 轉(zhuǎn)速（r/min）

1500 1800 3000 3600

A 120 110 100 900

B 240 220 200 180

C 385 350 300 290

有關(guān)軸承座與軸振動(dòng)評定標(biāo)準(zhǔn)的幾點(diǎn)說明：

⑴ 根據(jù)ISO2372及7919的規(guī)定，有以下兩個(gè)準(zhǔn)則應(yīng)注意

準(zhǔn)則一：在額定轉(zhuǎn)速下整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)的穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)，各軸承座和軸振動(dòng)不超過某個(gè)規(guī)定的限值。

準(zhǔn)則二：若軸承座振動(dòng)或軸振動(dòng)的幅值合格，但變化量超過報(bào)警限值的25％，不論是振動(dòng)變大或者變小都要報(bào)警。因振動(dòng)變化大意味著機(jī)組可能有故障，特別是振動(dòng)變化較大、變化較快的情況下更應(yīng)注意。

⑵ 根據(jù)我國情況，功率在50MW以下的機(jī)組一般只測量軸承座振動(dòng)，不要求測量軸振動(dòng)。功率在200MW以上的機(jī)組要求同時(shí)測量軸承座振動(dòng)和軸振動(dòng)。功率大于50MW、小于200MW的機(jī)組，要求測量軸承座振動(dòng)，而在有條件情況下或在新機(jī)組啟動(dòng)及對機(jī)組故障分析時(shí)，則測量軸振動(dòng)。

⑶ 軸承座振動(dòng)與軸振動(dòng)之間一般不存在一種固定的比例關(guān)系。這是因?yàn)閮烧哒駝?dòng)與很多因素有關(guān)，如油膜參數(shù)，軸承座剛度，基礎(chǔ)剛度等，一般可根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料給出一個(gè)比例的變化

范圍。根據(jù)ISO資料，機(jī)組軸振動(dòng)與軸承座振動(dòng)的比例一般為2~6。

德國工程師協(xié)會(huì)1981年頒布了《透平機(jī)組轉(zhuǎn)軸振動(dòng)測量及評價(jià)》，簡稱VDI—2059，將機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)分為良好、報(bào)警、停機(jī)三個(gè)等級(jí)，分別采用三個(gè)公式計(jì)算，轉(zhuǎn)化后得到的軸相對振動(dòng)如表7所示。

表7 VDI-2059汽輪發(fā)電機(jī)組軸相對振動(dòng)的限值（位移峰-峰值，單位μm）

轉(zhuǎn)速（r/min）

1500 1800 3000 3600

良好 124 113 88 80

報(bào)警 232 212 164 150

停機(jī) 341 311 241 220

第二篇：振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的注意事項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的注意事項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)適用于電子、機(jī)電、光電、汽機(jī)車、玩具……等各行各業(yè)的研究、開發(fā)、品管、制造。試驗(yàn)機(jī)可模擬產(chǎn)品在制造，組裝運(yùn)輸及使用過程中所遭遇的各種環(huán)境，用以鑒定產(chǎn)品是否忍受環(huán)境振動(dòng)的能力，紅外碳硫儀該試驗(yàn)設(shè)備能讓我們提早知道產(chǎn)品或產(chǎn)品中的部件的耐振壽命，從而確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)及功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。

1、標(biāo)準(zhǔn)型振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)是針對產(chǎn)品包裝后包裝箱的模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)，切不要進(jìn)行產(chǎn)品的裸機(jī)試驗(yàn)以免刮傷和損壞樣品；

2、試驗(yàn)樣品重量請不要超過最大荷重以免長期過載使用導(dǎo)致試驗(yàn)機(jī)維修加大及壽命縮短；

3、試驗(yàn)樣品的固定：將待測物品放置工作臺(tái)的中央，移動(dòng)四個(gè)活動(dòng)夾板將產(chǎn)品固定好鎖緊螺絲，每塊平板與包裝箱留有約1mm的縫隙，并非將試品牢牢夾死；

4、試驗(yàn)開始前接通電源，首先在控制面板上的速度旋鈕左旋到最小，設(shè)定好工作時(shí)間再旋至所需振動(dòng)速度進(jìn)行試驗(yàn)（速度不能低于180RPM）。

第三篇：振動(dòng)監(jiān)測報(bào)告

振動(dòng)監(jiān)測報(bào)告

1必要性

目前，振動(dòng)監(jiān)測已被廣泛應(yīng)用于冶金、石化、電力、化工、造紙、制藥、機(jī)械制造等行業(yè)，在有大量的電機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、變速箱等機(jī)械設(shè)備在連續(xù)工作的系統(tǒng)中,通過監(jiān)測這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)幅度、頻率、方向等物理量的變化,及時(shí)掌握設(shè)備的工作狀態(tài)。半導(dǎo)體生產(chǎn)線中生產(chǎn)任務(wù)安排緊密，時(shí)間就是效益，一些關(guān)鍵設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，會(huì)對整個(gè)生產(chǎn)線造成嚴(yán)重?cái)_亂，甚至導(dǎo)致前期半成品報(bào)廢，產(chǎn)品延期，造成重大損失。由于半導(dǎo)體生產(chǎn)線中設(shè)備數(shù)量多，種類雜，精度高，市場現(xiàn)有振動(dòng)監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)不能直接應(yīng)用，在我所以及半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)，尚無應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測進(jìn)行預(yù)測性維修的經(jīng)驗(yàn)，處于技術(shù)空白。項(xiàng)目以振動(dòng)監(jiān)測為技術(shù)手段，通過建立模擬運(yùn)行系統(tǒng)，積累分析數(shù)據(jù)，研究半導(dǎo)體生產(chǎn)線設(shè)備機(jī)械故障的振動(dòng)特點(diǎn)，以期達(dá)到無損監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備機(jī)械故障隱患，從而在半導(dǎo)體生產(chǎn)線中應(yīng)用預(yù)測性維修，減少故障停機(jī)對生產(chǎn)造成影響的目的。

1.1本項(xiàng)目研究的背景

1.1.1本項(xiàng)目的任務(wù)來源

近年來，隨著國家的發(fā)展，我所產(chǎn)值由幾億到幾十億以及將要向百億突破，科研生產(chǎn)任務(wù)也越來越重，各生產(chǎn)線的任務(wù)安排也是越來越緊密，設(shè)備可以說是生產(chǎn)線上最重要的環(huán)節(jié)，尤其是一些重點(diǎn)設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的正常與否對產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)任務(wù)能否按時(shí)完成起著決定性的作用，一旦設(shè)備故障停機(jī)，對生產(chǎn)造成的影響也越來越突出，尤其是重點(diǎn)設(shè)備的長時(shí)間故障停機(jī)，往往會(huì)造成重大損失，目前我所生產(chǎn)用設(shè)備普遍采用事后維修方式，工作流程如下所示

在這種模式下，隨著部門的不同，1—2步所需時(shí)間從幾分鐘到幾天不等；第3步所需時(shí)間要看維修人員是否全部正在進(jìn)行維修任務(wù)，在設(shè)備故障集中爆發(fā)的時(shí)候，這個(gè)時(shí)間甚至能達(dá)到三天；3—4步平均時(shí)間在一天內(nèi)，80%的都控制在半天內(nèi)，當(dāng)然也有部分設(shè)備的故障較為復(fù)雜，判斷故障需要幾天甚至十幾天的時(shí)間，這種情況所占比例不超過5%；4—5步所需時(shí)間視情況不同基本在兩天內(nèi)，緊急情況可以在半天內(nèi)完成；6—7步，一些常規(guī)配件或已有成熟渠道的備件經(jīng)常能在第二天到貨，而一些非常規(guī)備件尤其是進(jìn)口備件經(jīng)常需要一兩個(gè)月時(shí)間，有些個(gè)別的定制件甚至需要幾個(gè)月以上；一旦到第7步，備件到貨后，真正修復(fù)設(shè)備需要的時(shí)間往往很短，90%都可以在一天內(nèi)修復(fù)完成。在這其中，1—2步的提交維修申請可以通過增強(qiáng)部門內(nèi)部溝通減少，但是對一些對設(shè)備不夠熟悉的操作者來說，可能判斷設(shè)備異常狀態(tài)都是有一定難度的，需要尋求部門內(nèi)對設(shè)備更熟悉的人員的幫助，都會(huì)經(jīng)過一定的時(shí)間，而且一些較為隱蔽的機(jī)械故障，在前期很難發(fā)現(xiàn)，不是專業(yè)的維修人員不會(huì)注意這些情況，等操作者發(fā)現(xiàn)時(shí)往往故障已經(jīng)擴(kuò)大化，造成了故障部件外其他部件的損壞。2—3步在有限的維修人力資源下，只能通過對設(shè)備的重要程度，進(jìn)行有限程度的調(diào)控，優(yōu)化程度有限。3—4步和備件到貨后修復(fù)的時(shí)間基本可控且在整個(gè)維修周期內(nèi)占比最低。在這整個(gè)維修周期內(nèi)，6—7步，屬于時(shí)間最長，而且我方不可控的階段，往往設(shè)備修復(fù)耗時(shí)長，影響生產(chǎn)任務(wù)的情況，都是由于這一步用時(shí)太長的原因。重要的是在這整個(gè)維修周期內(nèi)，設(shè)備處于帶病運(yùn)行或故障停機(jī)狀態(tài)，無論是帶病運(yùn)行造成故障擴(kuò)大還是設(shè)備長時(shí)間故障停機(jī)，都會(huì)造成重大損失。

如果，我們可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障趨勢，大致判斷故障時(shí)間，較為準(zhǔn)確的判斷故障部件，我們的維修模式就可以進(jìn)行改變，不再采用事后維修這種模式，改為預(yù)測性維修的模式，更加靈活的安排維修任務(wù)。如下所示

在這個(gè)過程中，免去了事后維修模式的1、2、3的過程，以一過程替代了4、5過程，盡管一過程和4、5過程同樣時(shí)間不可控，但是，值得注意的是，這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，設(shè)備尚未發(fā)生故障，還在正常使用狀態(tài)，同時(shí)用二過程替代了事后維修的7過程，這樣可以綜合考慮生產(chǎn)任務(wù)的安排情況和維修任務(wù)的繁忙情況，更合理的、有計(jì)劃的安排維修時(shí)間，尤其是在這整個(gè)維修周期內(nèi)，設(shè)備完全處于正常運(yùn)行狀態(tài)或大部分時(shí)間處于正常使用狀態(tài)。用一句話概括預(yù)測性維修和事后維修的最大區(qū)別：預(yù)測性維修是把工作做在了設(shè)備發(fā)生故障之前，因此最大程度的降低了故障停機(jī)時(shí)間。

正是由于預(yù)測性維修的優(yōu)越性且目前已有大量成功實(shí)施的案例，各國生產(chǎn)行業(yè)也對預(yù)測性維修越來越重視。要想在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用預(yù)測性維修，振動(dòng)監(jiān)測作為預(yù)測性維修的重要手段之一，尚無資料顯示其有半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用的實(shí)例，亟需實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累及分析，這也是本項(xiàng)目的主要任務(wù)來源。

1.1.2新形勢對振動(dòng)監(jiān)測在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用提出了迫切的需求

在我所從事生產(chǎn)用設(shè)備的機(jī)械故障中，約有2/3的故障是由運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作不暢直接或間接造成的，其中部分嚴(yán)重的情況會(huì)造成故障擴(kuò)大，如電機(jī)燒毀、傳動(dòng)軸磨損、絲杠損壞以及導(dǎo)軌損壞等。還有部分電氣故障是由于設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件狀態(tài)不良，振動(dòng)過大，造成一些傳感器移位，從而導(dǎo)致設(shè)備異常，甚至造成設(shè)備誤動(dòng)作，損毀部件的情況；包括部分線路接觸不良也是由于設(shè)備的異常振動(dòng)導(dǎo)致線路松動(dòng)所致。

如圖一所示，為等離子清洗所用真空泵，由于清洗工藝不可避免的造成泵內(nèi)有粘稠狀膠質(zhì)物積累，該狀況無法通過換油改善，膠質(zhì)物經(jīng)過長時(shí)間累積到一定量后，會(huì)造成真空泵負(fù)載變大，導(dǎo)致了該泵聯(lián)軸器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)損毀，雖然因?yàn)槠渌秒姍C(jī)有過熱保護(hù)沒有燒毀，但長時(shí)間在臨界狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)造成電機(jī)壽命縮短，如果提前通過振動(dòng)監(jiān)測察覺其振動(dòng)狀態(tài)改變，僅需在故障前期進(jìn)行維護(hù)，對泵腔、轉(zhuǎn)子及旋片進(jìn)行清洗即可。

圖二所示為某激光設(shè)備工作臺(tái)Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，當(dāng)工作臺(tái)Y方向不能動(dòng)作時(shí)才發(fā)現(xiàn)故障，經(jīng)判斷為電機(jī)軸承卡死，由于該設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，軸承不易尋找，用時(shí)三天才找到備件，若能在其故障前期發(fā)現(xiàn)，提前尋找備件，此次維修可以在兩小時(shí)內(nèi)完成。

圖三所示為某激光打孔設(shè)備FP模組，因其噪聲過大發(fā)現(xiàn)故障，此時(shí)故障已接近晚期，然而該模組為定制產(chǎn)品，下單后才開始生產(chǎn)，周期要30天，該設(shè)備生產(chǎn)任務(wù)安排非常緊密，每停機(jī)一天就有幾千元損失，在發(fā)現(xiàn)故障后一周就已完全不能使用。由于其轉(zhuǎn)速達(dá)到5000r/min，一旦靠人耳聽發(fā)現(xiàn)噪音變大時(shí)，已經(jīng)進(jìn)入故障爆發(fā)階段，將會(huì)迅速失效甚至造成故障擴(kuò)大，若能在前期通過振動(dòng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)隱患，可提前訂購配件，避免損失。

圖一

圖二

圖三

尤其是精度越高，運(yùn)動(dòng)速度越快，轉(zhuǎn)速越高的設(shè)備，在故障隱患其越難靠人的直觀感覺發(fā)現(xiàn)，而這些情況下，故障的突然爆發(fā)往往會(huì)直接導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，甚至造成故障擴(kuò)大。這就迫切的要求我們進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，以提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，采取措施，從而避免損失。

1.1.3現(xiàn)有振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)對半導(dǎo)體生產(chǎn)線設(shè)備的適用性分析

振動(dòng)監(jiān)測這一名詞國外早在50多年前就已經(jīng)提出，但由于當(dāng)時(shí)測試技術(shù)和振動(dòng)監(jiān)測診斷故障特征知識(shí)的不足，所以這項(xiàng)技術(shù)在20世紀(jì)70年代前都未有明顯發(fā)展。國內(nèi)提出振動(dòng)監(jiān)測也有30多年的歷史。

（1）振動(dòng)監(jiān)測就目前來分，可分為在線式和離線式。前者是針對冶金、石化、電力、等行業(yè)，設(shè)備需要連續(xù)工作的系統(tǒng)，在時(shí)間要求上相對較為緊迫，一旦延誤甚至?xí)l(fā)生生產(chǎn)安全事故，需要對設(shè)備進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測，通過對其中旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)幅度、頻率、方向等物理量的變化，及時(shí)掌握設(shè)備的工作狀態(tài)，利用計(jì)算機(jī)記錄設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括振動(dòng)加速度、速度、位移等參數(shù)，通過和專家預(yù)置的信息相對比，一旦超過警戒值自動(dòng)發(fā)出故障警報(bào)信息，故又稱為自動(dòng)專家診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)的核心是專家經(jīng)驗(yàn)，但是如何將各行業(yè)分散的專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)化和條理化，能夠統(tǒng)一運(yùn)用到各行各業(yè)不同的設(shè)備上，是目前國內(nèi)外許多專家正在研究的一個(gè)技術(shù)問題，因此這種診斷系統(tǒng)不能進(jìn)行無縫移植，不能再不同設(shè)備間通用。即使市場上的專業(yè)振動(dòng)監(jiān)測公司，也是針對特定的設(shè)備設(shè)計(jì)和制造振動(dòng)監(jiān)測診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有唯一性和不可移植性。

（2）離線式振動(dòng)監(jiān)測是在有需要時(shí)，由人到設(shè)備現(xiàn)場，對設(shè)備各部位進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，可以將振動(dòng)信號(hào)、數(shù)據(jù)采集后離開現(xiàn)場，進(jìn)行仔細(xì)的分析、討論或模擬實(shí)驗(yàn)，因此稱它為振動(dòng)監(jiān)測離線診斷。離線監(jiān)測診斷在故障診斷深入程度上要比在線診斷具體的多，因此難度也較大。

振動(dòng)監(jiān)測離線故障診斷技術(shù)包括診斷思維方法、振動(dòng)故障范圍及其特征（包括數(shù)據(jù)處理）和機(jī)理。但一般所說的故障診斷技術(shù)主要是指故障特征和機(jī)理，對于故障診斷思維方式和故障范圍的研究，目前還未有特別深入的研究。

（3）半導(dǎo)體行業(yè)相對電廠、礦場來說，設(shè)備的規(guī)模較小，但精度要求高，設(shè)備臺(tái)數(shù)多、種類多，需要監(jiān)測的重點(diǎn)設(shè)備隨生產(chǎn)任務(wù)的變化會(huì)隨時(shí)改變，各生產(chǎn)線區(qū)域分開，甚至不在同一廠房。生產(chǎn)任務(wù)安排緊密，無法定時(shí)停機(jī)檢修。現(xiàn)有的在線式監(jiān)測系統(tǒng)，安裝調(diào)試復(fù)雜，一旦應(yīng)用于一套設(shè)備后，如需更換應(yīng)用設(shè)備，要重新安裝調(diào)試，過程復(fù)雜、漫長；另外，對半導(dǎo)體生產(chǎn)來說，在線監(jiān)測方式存在影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的可能。所以，在半導(dǎo)體生產(chǎn)線更適合離線式、便攜式的監(jiān)測方式，由維修部門和使用部門合作，進(jìn)行每日、每周點(diǎn)檢，持續(xù)性采集數(shù)據(jù)，然后針對不同的設(shè)備建立各自的數(shù)據(jù)庫，再分門別類的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的方式進(jìn)行。

綜上所述，我們只能借鑒現(xiàn)有的振動(dòng)監(jiān)測診斷技術(shù)，不能生搬硬套到我們的生產(chǎn)線上運(yùn)用，還需要自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，累積數(shù)據(jù)加以分析，以應(yīng)用到我們生產(chǎn)線的設(shè)備上，而隨著生產(chǎn)任務(wù)越來越重，應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測手段來減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，也是非常必要的。

1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

上世紀(jì)70年代以來，美國的后勤工程（Logistic Engineering）、英國的設(shè)備綜合管理工程（Tero Technology）及日本的全面生產(chǎn)性維修（Total Productive Maintenance）的創(chuàng)立，標(biāo)志著維修作為一門獨(dú)立的學(xué)科登上應(yīng)用工程學(xué)的舞臺(tái)。伴隨著維修科學(xué)的發(fā)展，預(yù)測性維修作為一種新興的維修方式成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)。

預(yù)測性維修最早在西方發(fā)達(dá)工業(yè)國家興起，目前已經(jīng)是“工業(yè)4.0”提出的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)之一，有資料顯示，德國工程行業(yè)現(xiàn)已普遍接受并理解預(yù)測性維護(hù)這一重要的行業(yè)趨勢。已有有部分公司著手深入解決這個(gè)問題。

預(yù)測性維修發(fā)展到現(xiàn)在，基本已經(jīng)有了成熟的體系，如下所示

據(jù)知名物聯(lián)網(wǎng)研究機(jī)構(gòu)Lot analytics2017年發(fā)布的報(bào)告指出，2016-2022年期間預(yù)測性維修的復(fù)合年均增長率（CAGR）為39％；到2022年，技術(shù)支出將達(dá)到10.96億美元（如圖四所示）。

圖四

報(bào)告數(shù)據(jù)基于110家從事預(yù)測性維修實(shí)施的技術(shù)公司相關(guān)業(yè)務(wù)的收入所得出，這些公司跨越13個(gè)行業(yè)和7個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。

圖五顯示的是前二十名實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維修的公司。

圖五

IBM利用數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化能力，幫助美國的普惠發(fā)動(dòng)機(jī)公司實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維修，從而防止由于發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致的飛機(jī)事故。

SAP發(fā)力預(yù)測性維修市場已然有多年歷史，并因此成為與“預(yù)測性維修”相關(guān)的關(guān)鍵詞搜索最多的公司。全球最大的空氣壓縮系統(tǒng)供應(yīng)商之一的凱撒空壓機(jī)，借助SAP 預(yù)測性維修及服務(wù)解決方案實(shí)時(shí)監(jiān)控壓縮空氣站的情況，并在客戶資產(chǎn)出現(xiàn)故障之前主動(dòng)采取維護(hù)措施。

作為工業(yè)自動(dòng)化的專家，西門子將預(yù)測維修應(yīng)用于工廠設(shè)置和工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)中。西門子于2016年10月在德國鐵路公司推出了為期12個(gè)月的預(yù)測性維修試點(diǎn)。西門子與美國致力于數(shù)據(jù)分析的Azima DLI公司合作，在NASA阿姆斯特朗飛行中心（冷卻系統(tǒng)）實(shí)施預(yù)測性維修。

在我國，也已有大量成功應(yīng)用預(yù)測性維修的案例。如2015年3月，長春第一熱電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了以振動(dòng)監(jiān)測為主的故障預(yù)測。2015年4月，首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠的楊誠潛在《山西冶金》發(fā)表了《狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)在精軋機(jī)設(shè)備管理中的應(yīng)用》一文，其中介紹了兩起以振動(dòng)監(jiān)測手段發(fā)現(xiàn)精軋機(jī)齒輪、滾動(dòng)軸承故障隱患的案例。

我國的預(yù)測性維修技術(shù)還是處于較落后的階段，屬于個(gè)別零散的運(yùn)用，沒有比較標(biāo)準(zhǔn)的，具有較好通用性的成熟系統(tǒng)。尤其是在半導(dǎo)體行業(yè)，更是沒有實(shí)施案例。

預(yù)測性維修是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，振動(dòng)監(jiān)測及診斷技術(shù)是其中最為重要的一環(huán)，尤其是對有旋轉(zhuǎn)部件的設(shè)備來說，振動(dòng)監(jiān)測及診斷技術(shù)更是核心部分。半導(dǎo)體生產(chǎn)線的設(shè)備99%的都具有旋轉(zhuǎn)部件，想要在半導(dǎo)體生產(chǎn)線實(shí)行預(yù)測性維修，首先就要進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測及診斷技術(shù)的研究。而針對半導(dǎo)體生產(chǎn)線的設(shè)備的特點(diǎn)，以振動(dòng)監(jiān)測手段來進(jìn)行預(yù)測性維修，即簡便有效成本又低。

1.3 存在的問題

目前，存在的主要問題是，國內(nèi)沒有振動(dòng)監(jiān)測在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備上應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，更沒有累積的數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的為一部分通用經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，再就是其他行業(yè)部分設(shè)備的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例。直接移植到半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備上將會(huì)有不適用現(xiàn)象。

1.3.1可能會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生影響

在線式監(jiān)測系統(tǒng)需要在設(shè)備上加裝大量傳感器，以及加裝大量線路，再連接到遠(yuǎn)程端的在線振動(dòng)監(jiān)測控制箱或工控機(jī)，如圖六所示為鋼鐵廠精軋機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，針對設(shè)備單一，一旦安裝不可移動(dòng)。半導(dǎo)體生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量種類眾多，重點(diǎn)設(shè)備也是種類數(shù)量眾多，都建立在線式振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)不太現(xiàn)實(shí)。另外，雖然半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備大多規(guī)模相對較小，但是精度要求高，動(dòng)作維度多，復(fù)雜程度高，在線監(jiān)測系統(tǒng)加裝的眾多傳感器和線路難免對其動(dòng)過造成一定影響。包括過多的線路對設(shè)備是否會(huì)造成信號(hào)干擾也是不可預(yù)測。

圖六

1.3.2可能會(huì)對設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生誤判

現(xiàn)有的離線式振動(dòng)監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)多是在電力、礦場、化工等企業(yè)的設(shè)備上得來。如漢能華科技對風(fēng)電企業(yè)風(fēng)電機(jī)組的離線式振動(dòng)監(jiān)測；北京萬博振通對山東魯恒生電氣車間0.5MW電機(jī)的監(jiān)測。這些設(shè)備有一些共同的特點(diǎn)：體型龐大，功率大，對精度要求低，經(jīng)振動(dòng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)，往往有經(jīng)驗(yàn)的維修人員憑感覺也能發(fā)現(xiàn)振動(dòng)、噪聲的異常，這時(shí)故障已經(jīng)發(fā)生，造成了部分部件的損壞，大多數(shù)只是用振動(dòng)監(jiān)測的方式判斷故障發(fā)生的大概位置，進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢式的操作。如對某廠循環(huán)水泵（圖七）進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常，此時(shí)拆解檢查后，發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承外圈跑圈（圖八），也就是軸承存在部分失效情況，此時(shí)在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承外圈和軸承安裝孔之間已經(jīng)存在了相對運(yùn)動(dòng)，這時(shí)其實(shí)已經(jīng)對部件造成了損壞（圖九），其實(shí)此故障在早期應(yīng)該只是軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不暢，當(dāng)軸承本身阻力達(dá)到一定程度時(shí)，由于一般軸承外圈和軸承孔之間為過渡配合，摩擦力相對較小，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)軸承外圈跑圈現(xiàn)象，造成故障擴(kuò)大。

圖七

圖八

圖九

這種大型設(shè)備本身正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)就大，故障前期的振動(dòng)信號(hào)被隱藏在正常震動(dòng)中，就造成了隱患發(fā)現(xiàn)延時(shí)的情況，但是如果監(jiān)測信號(hào)放大過渡，又可能會(huì)造成誤報(bào)。與之相比，半導(dǎo)體生產(chǎn)線的設(shè)備體型小、功率小、精度高。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)很小，即使故障時(shí)的振動(dòng)相對那些大型設(shè)備也是很小的，如果套用那些現(xiàn)有的大型設(shè)備的振動(dòng)數(shù)據(jù)，恐怕會(huì)都被認(rèn)為在正常工作范圍內(nèi)，無法監(jiān)測出問題，必須對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，但是同樣的，如果數(shù)據(jù)處理的不合理，也會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象。

總之，現(xiàn)有的在線式振動(dòng)監(jiān)測及診斷系統(tǒng)和離線式振動(dòng)監(jiān)測及診斷技術(shù)都是只適用于特定行業(yè)的部分設(shè)備，對半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備來說并不適用，直接簡單移植套用，不只起不到預(yù)測故障發(fā)生時(shí)間和部位以進(jìn)行預(yù)測性維修的作用，還會(huì)造成無法發(fā)現(xiàn)隱患或故障誤報(bào)的情況，對正常的維修工作造成干擾。

1.4項(xiàng)目的作用和意義

本項(xiàng)目擬針對預(yù)測性維修中的的核心技術(shù)，振動(dòng)監(jiān)測及診斷技術(shù)在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)維修中的應(yīng)用問題進(jìn)行研究，從而經(jīng)過數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)的積累，在半導(dǎo)體生產(chǎn)線運(yùn)用此技術(shù)，減少意外停機(jī)，降低設(shè)備故障對生產(chǎn)造成的影響，提高生產(chǎn)效率；同時(shí)，通過對故障的預(yù)測，在故障前期進(jìn)行維護(hù)維修，防止故障擴(kuò)大，降低損失。

2研究目標(biāo)

本項(xiàng)目的研究目標(biāo)是：緊跟國際前沿技術(shù)發(fā)展趨勢，結(jié)合已有的研究成果，設(shè)計(jì)制作有自主產(chǎn)權(quán)的模擬半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備工作狀態(tài)的失效模擬系統(tǒng)，研究半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備機(jī)械動(dòng)作部分故障前的振動(dòng)變化狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的累積，運(yùn)用現(xiàn)在先進(jìn)的科技手段和數(shù)據(jù)分析手段，首先做到在試驗(yàn)系統(tǒng)可以預(yù)測故障發(fā)生部位和時(shí)間，進(jìn)一步以試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)用設(shè)備數(shù)據(jù)的采集工作，在實(shí)際生產(chǎn)線的重點(diǎn)設(shè)備上進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，達(dá)到預(yù)測重點(diǎn)設(shè)備故障發(fā)生部位和時(shí)間的目的，從而可以根據(jù)生產(chǎn)安排情況，開展預(yù)測性維修，減少設(shè)備故障對生產(chǎn)造成的影響；同時(shí)避免過度維修造成的浪費(fèi)。

3.研究內(nèi)容

通過監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)加速度、速度、位移等數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比，結(jié)合理論研究，對動(dòng)作部件的工況進(jìn)行判斷，通過研究數(shù)據(jù)的變化趨勢，對部件的狀態(tài)趨勢進(jìn)行判斷，預(yù)測故障隱患部位及故障發(fā)生大概時(shí)間。應(yīng)用前景

該項(xiàng)目完成后，將可以在半導(dǎo)體生產(chǎn)線中應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測手段，在機(jī)械動(dòng)作的故障前期發(fā)現(xiàn)隱患，從而可以根據(jù)生產(chǎn)安排，靈活有計(jì)劃的決定進(jìn)行維修的時(shí)間，減少因臨時(shí)停機(jī)對生產(chǎn)造成的影響，同時(shí)可以避免故障擴(kuò)大，減少損失。若技術(shù)成熟，簡化操作，可以很大程度上可以實(shí)隱患性機(jī)械故障的發(fā)現(xiàn)不再過于依賴有經(jīng)驗(yàn)的維修人員，推動(dòng)預(yù)測性維修和全員維修在半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，提高行業(yè)的生產(chǎn)效率。可行性分析

作為項(xiàng)目承接單位，計(jì)量維修部是由原十九室和計(jì)量中心合并組成，十九室一直從事我所科研生產(chǎn)設(shè)備的維修工作，有大量的維修經(jīng)驗(yàn)，有力的技術(shù)支持，計(jì)量中心有豐富的計(jì)量、測試的理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，又有豐富的做項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，我們組成的計(jì)量維修部，一定可以發(fā)揮1+1>2的水平。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)技術(shù)水平較高，熟悉半導(dǎo)體生產(chǎn)線的各種設(shè)備，具有豐富的維修經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備理論基礎(chǔ)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人具備專業(yè)的技術(shù)知識(shí)和能力，具備完成該項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)和研究條件。

需重點(diǎn)解決的技術(shù)難點(diǎn)，怎么讓其具有一定的通用性；如何在復(fù)雜的數(shù)據(jù)中區(qū)分出有效數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)；如何把數(shù)據(jù)和部件對應(yīng)起來。

5.1 具備的研究基礎(chǔ)

20世紀(jì)70年代以來，電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力特性研究的不斷深入，有力地促進(jìn)了大型回轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，使大型回轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)水平不斷提高。無論是用于離線監(jiān)測和在線監(jiān)測都有比較成熟的產(chǎn)品供選用，如德國vibro-meter在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，國內(nèi)的航天智控AIC9900等。

在理論方面：國內(nèi)有俞培松2007年在《同濟(jì)大學(xué)》發(fā)表的碩士學(xué)位論文《滾動(dòng)軸承振動(dòng)故障診斷技術(shù)的研究及其實(shí)際應(yīng)用》；黃偉國2010年在《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》發(fā)表的博士學(xué)位論文《基于振動(dòng)信號(hào)特征提取與表達(dá)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究》。

在實(shí)際應(yīng)用方面：陳珊珊、李鋼燕、何鳳英2006年在《中國設(shè)備工程》發(fā)表的《振動(dòng)診斷技術(shù)在設(shè)備點(diǎn)檢定修中的應(yīng)用》，介紹了振動(dòng)監(jiān)測在鞍鋼某廠步進(jìn)式加熱爐風(fēng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用實(shí)例，并進(jìn)一步說明了監(jiān)測與診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢定修的基礎(chǔ)和重要手段；有楊誠潛2015年在《山西冶金》發(fā)表的《狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)在精軋機(jī)設(shè)備管理中的應(yīng)用》，介紹了振動(dòng)監(jiān)測在精軋機(jī)上的應(yīng)用實(shí)例。

振動(dòng)監(jiān)測的應(yīng)用在國內(nèi)已有大量的論文提供理論支持和成功的實(shí)施案例。項(xiàng)目組具有豐富的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)有足夠的實(shí)踐基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)，熟悉各種設(shè)備的機(jī)械易發(fā)故障和部件失效方式。項(xiàng)目組成員均具有大學(xué)本科及以上學(xué)歷，具有學(xué)習(xí)振動(dòng)監(jiān)測理論知識(shí)的能力。綜上所述，項(xiàng)目組具有完成項(xiàng)目的基礎(chǔ)。

5.2 具備的研究條件

我所是國內(nèi)最主要的半導(dǎo)體器件科研生產(chǎn)單位之一，在前道、后道都有多條生產(chǎn)線，設(shè)備數(shù)量、種類眾多，可以為項(xiàng)目的實(shí)施提供豐富的參考樣本，并且可以在日常做設(shè)備維修工作時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，隨時(shí)檢驗(yàn)研究成果。

現(xiàn)有的分析方法和數(shù)據(jù)不知道是否適用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備狀況，需研究、測試、驗(yàn)證。不同的設(shè)備，不同的結(jié)構(gòu)，其振動(dòng)數(shù)據(jù)都不一樣，如何在大量的數(shù)據(jù)中分辨出有效數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，哪些數(shù)據(jù)是故障特征的表現(xiàn)，這是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

主要的風(fēng)險(xiǎn)是：雖然具有較好的理論性，但是沒有經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)論證，實(shí)施起來可能難度很大，而且每一項(xiàng)可能都需要大量的時(shí)間，整體實(shí)施下來可能需要的時(shí)間可能會(huì)超過預(yù)期。

采取的措施：在實(shí)際操作中優(yōu)化各方案，隨時(shí)優(yōu)化模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和加速失效方法，加強(qiáng)學(xué)習(xí)振動(dòng)理論和數(shù)據(jù)分析的方法，同時(shí)請各相關(guān)專業(yè)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)對方案進(jìn)行可行性論證和向各相關(guān)專業(yè)的專家請教學(xué)習(xí)。已實(shí)施的應(yīng)用情況

前期以維修人員經(jīng)驗(yàn)為主，通過聽和觸摸判斷設(shè)備運(yùn)行中振動(dòng)狀態(tài)的改變，對設(shè)備動(dòng)作部件的工作狀態(tài)進(jìn)行定性判斷，主要實(shí)施案例如下：

1)印刷機(jī)的吸片風(fēng)機(jī)噪聲異常，觸摸感覺振動(dòng)劇烈，明顯超過正常運(yùn)行的振動(dòng)程度，判斷為軸承故障，通過拆解確認(rèn)，軸承滾珠生銹，轉(zhuǎn)動(dòng)卡頓，更換軸承后該風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常，避免了因軸承卡死造成電機(jī)燒毀。

2)退火爐上舟故障，在維修時(shí)發(fā)現(xiàn)下舟驅(qū)動(dòng)裝置噪聲異常，振動(dòng)變大，判斷為直線軸承故障，對設(shè)備進(jìn)行拆解檢查后發(fā)現(xiàn)4個(gè)直線軸承均出現(xiàn)不同程度的防塵圈老化有脫落物進(jìn)入軸承內(nèi)部，滾動(dòng)體有銹蝕、磨損現(xiàn)象，其單獨(dú)在導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)就有滾動(dòng)體失效造成的動(dòng)作不暢現(xiàn)象，所以造成了運(yùn)行過程中的異常振動(dòng)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)6個(gè)驅(qū)動(dòng)軸承有不同程度的磨損，有的已經(jīng)卡死不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于驅(qū)動(dòng)軸承較小，卡死不轉(zhuǎn)不導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)變化幅度較小，通過人的感覺無法提前發(fā)現(xiàn)。對損壞的軸承進(jìn)行更換后，設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)恢復(fù)正常。

3)干泵在運(yùn)行中噪聲、振動(dòng)明顯變大，判斷其軸承磨損或轉(zhuǎn)子磨損，即將發(fā)生故障，及時(shí)尋找備用泵，在造成故障停機(jī)前對異常干泵進(jìn)行替換，減少了因故障造成的設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

4)加工中心在運(yùn)行中主軸振動(dòng)變大，判斷為主軸軸承磨損，需進(jìn)行更換，及時(shí)對主軸進(jìn)行維護(hù)，避免了主軸卡死造成更大的損失。

5)印刷機(jī)印刷頭在X方向運(yùn)行時(shí)噪聲、振動(dòng)明顯異常，判斷為滑軌滑塊磨損，提前訂購滑軌滑塊，在生產(chǎn)間隙進(jìn)行更換后恢復(fù)正常，避免了因設(shè)備故障對生產(chǎn)進(jìn)度的影響。

6)

濺射臺(tái)吊架轉(zhuǎn)動(dòng)噪音、振動(dòng)變大，用測振儀進(jìn)行監(jiān)測，加速度值在0.7~0.8~0.9~1.1m/s，速度為0.1mm/s，位移為0.003~0.004mm，由于該部件運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，轉(zhuǎn)速在15r/min，且故障現(xiàn)象較輕，尚能正常使用，認(rèn)為速度值和位移值只具有一定的參考價(jià)值。其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，加速度值較大，且周期性變化明顯，說明在運(yùn)行過程中具有一定的剛性沖擊，位移值和速度值較低，說明沖擊過程較短，程度較低。造成這種情況有兩種可能，一是軸承有間歇性卡頓，二是腔體內(nèi)有障礙物對吊架的轉(zhuǎn)動(dòng)的路徑造成了一定的遮擋。進(jìn)行拆解后，去掉了電機(jī)、減速箱和吊架主體，僅對轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，加速度值為0.1~0.3m/s，因此時(shí)無法對其進(jìn)行有效固定，速度值和位移值不具有參考性，周期性變化的加速度值進(jìn)一步說明了具有間歇性的剛性沖擊，此時(shí)可以準(zhǔn)確判斷為軸承具有間歇性的卡頓現(xiàn)象。進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)軸承有銹蝕現(xiàn)象，且有大量脫落的銹蝕粉末。

濺射臺(tái)吊架轉(zhuǎn)動(dòng)噪音、振動(dòng)變大，用測振儀進(jìn)行監(jiān)測，加速度值在0.7~0.8~0.9~1.1m/s，速度為0.1mm/s，位移為0.003~0.004mm，由于該部件運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，轉(zhuǎn)速在15r/min，且故障現(xiàn)象較輕，尚能正常使用，認(rèn)為速度值和位移值只具有一定的參考價(jià)值。其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，加速度值較大，且周期性變化明顯，說明在運(yùn)行過程中具有一定的剛性沖擊，位移值和速度值較低，說明沖擊過程較短，程度較低。造成這種情況有兩種可能，一是軸承有間歇性卡頓，二是腔體內(nèi)有障礙物對吊架的轉(zhuǎn)動(dòng)的路徑造成了一定的遮擋。進(jìn)行拆解后，去掉了電機(jī)、減速箱和吊架主體，僅對轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，加速度值為0.1~0.3m/s，因此時(shí)無法對其進(jìn)行有效固定，速度值和位移值不具有參考性，周期性變化的加速度值進(jìn)一步說明了具有間歇性的剛性沖擊，此時(shí)可以準(zhǔn)確判斷為軸承具有間歇性的卡頓現(xiàn)象。進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)軸承有銹蝕現(xiàn)象，且有大量脫落的銹蝕粉末。

濺射臺(tái)吊架轉(zhuǎn)動(dòng)噪音、振動(dòng)變大，用測振儀進(jìn)行監(jiān)測，加速度值在0.7~0.8~0.9~1.1m/s，速度為0.1mm/s，位移為0.003~0.004mm，由于該部件運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，轉(zhuǎn)速在15r/min，且故障現(xiàn)象較輕，尚能正常使用，認(rèn)為速度值和位移值只具有一定的參考價(jià)值。其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，加速度值較大，且周期性變化明顯，說明在運(yùn)行過程中具有一定的剛性沖擊，位移值和速度值較低，說明沖擊過程較短，程度較低。造成這種情況有兩種可能，一是軸承有間歇性卡頓，二是腔體內(nèi)有障礙物對吊架的轉(zhuǎn)動(dòng)的路徑造成了一定的遮擋。進(jìn)行拆解后，去掉了電機(jī)、減速箱和吊架主體，僅對轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，加速度值為0.1~0.3m/s，因此時(shí)無法對其進(jìn)行有效固定，速度值和位移值不具有參考性，周期性變化的加速度值進(jìn)一步說明了具有間歇性的剛性沖擊，此時(shí)可以準(zhǔn)確判斷為軸承具有間歇性的卡頓現(xiàn)象。進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)軸承有銹蝕現(xiàn)象，且有大量脫落的銹蝕粉末。

對軸承進(jìn)行更換后，單獨(dú)對轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行測量，加速度值為0.1m/s，且保持不變，對設(shè)備進(jìn)行恢復(fù)安裝后，噪聲、振動(dòng)情況恢復(fù)正常，同時(shí)產(chǎn)品濺射均勻度有所改善。案例分析：由于軸承間歇性的卡頓會(huì)造成吊架轉(zhuǎn)速的不均勻，從而影響到產(chǎn)品濺射均勻性，而產(chǎn)品在進(jìn)行濺射時(shí)是在真空密閉環(huán)境下，操作者無法有效觀察到吊架旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)備本身只能設(shè)定吊架轉(zhuǎn)速，沒有對吊架轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)吊架的旋轉(zhuǎn)情況是不可知的，此次通過對吊架轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的振動(dòng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了隱性故障，改善了產(chǎn)品濺射的均勻性。階段總結(jié)

振動(dòng)監(jiān)測在半導(dǎo)體設(shè)備維修中具有一定的應(yīng)用前景，通過依靠維修人員的聽和觸摸操作進(jìn)行監(jiān)測，可以判斷振動(dòng)較為明顯的故障，但是針對本身振動(dòng)較小、隱性的、振動(dòng)改變輕微的情況，維修人員無法僅靠感官進(jìn)行判斷，需要通過儀器輔助，難點(diǎn)是沒有任何經(jīng)驗(yàn)，外界也沒有半導(dǎo)體設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)可借鑒，而且對于高精度的設(shè)備，能否真正進(jìn)行有效的應(yīng)用不可知，目前也沒有在高精度的設(shè)備上成功應(yīng)用的機(jī)會(huì)和案例。后期計(jì)劃

在現(xiàn)有的條件下，工作中采集更多的數(shù)據(jù)，循序漸進(jìn)，尋找在更高端的 設(shè)備上應(yīng)用的機(jī)會(huì)，根據(jù)設(shè)備故障情況，可以先從某一設(shè)備的某一運(yùn)動(dòng)單元入手。

第四篇：《弦振動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》

弦振動(dòng)的研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、觀察固定均勻弦振動(dòng)共振干涉形成駐波時(shí)的波形，加深駐波的認(rèn)識(shí)。

2、了解固定弦振動(dòng)固有頻率與弦線的線密ρ、弦長 L 和弦的張力Τ的關(guān)系，并進(jìn)行測量。

二、實(shí)驗(yàn)儀器

弦線，電子天平，滑輪及支架，砝碼，電振音叉，米尺

三、實(shí)驗(yàn) 原理

為了研究問題的方便，認(rèn)為波動(dòng)是從 A點(diǎn)發(fā)出的，沿弦線朝Ｂ端方向傳播，稱為入射波，再由Ｂ端反射沿弦線朝Ａ端傳播，稱為反射波。入射波與反射波在同一條弦線上沿相反方向傳播時(shí)將相互干涉，移動(dòng)劈尖Ｂ到適合位置．弦線上的波就形成駐波。這時(shí)，弦線上的波被分成幾段形成波節(jié)和波腹。駐波形成如圖（2）所示。

設(shè)圖中的兩列波是沿 X 軸相向方向傳播的振幅相等、頻率相同振動(dòng)方向一致的簡諧波。向右傳播的用細(xì)實(shí)線表示，向左傳播的用細(xì)虛線表示，它們的合成駐波用粗實(shí)線表示。由圖可見，兩個(gè)波腹間的距離都是等于半個(gè)波長，這可從波動(dòng)方程推導(dǎo)出來。

下面用簡諧波表達(dá)式對駐波進(jìn)行定量描述。設(shè)沿 X 軸正方向傳播的波為入射波，沿 X 軸負(fù)方向傳播的波為反射波，取它們振動(dòng)位相始終相同的點(diǎn)作坐標(biāo)原點(diǎn) “O”，且在 X＝0 處，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)向上達(dá)最大位移時(shí)開始計(jì)時(shí)，則它們的波動(dòng)方程圖（2）

分別為：

Y 1 ＝Acos2?(ft－x/ ?)Y 2 ＝Acos[2?(ft＋x/λ)+ ?] 式中 A 為簡諧波的振幅，f 為頻率，?為波長，X 為弦線上質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。兩波疊加后的合成波為駐波，其方程為：

Y 1

＋Y 2 ＝2Acos[2?（x/ ?）+?/2]Acos2?ft

① 由此可見，入射波與反射波合成后，弦上各點(diǎn)都在以同一頻率作簡諧振動(dòng)，它們的振幅為｜2A cos[2?（x/ ?）+?/2] |，與時(shí)間無關(guān) t，只與質(zhì)點(diǎn)的位置 x 有關(guān)。

由于波節(jié)處振幅為零，即：｜c(diǎn)os[2?（x/ ?）+?/2] |＝0 2?（x/ ?）+?/2＝(2k+1)? / 2

(k=0.2.3.…)

可得波節(jié)的位置為：

x＝k? /2

② 而相鄰兩波節(jié)之間的距離為：

x k ＋ 1 －x k ＝(k＋1)?/2－k? / 2＝? / 2

③ 又因?yàn)椴ǜ固幍馁|(zhì)點(diǎn)振幅為最大，即

｜c(diǎn)os[2?（x/ ?）+?/2] |

=1 2?（x/ ?）+?/2 ＝k?

(k=0.1.2.3.? ?)

可得波腹的位置為：

x＝(2k-1)?/4

④ 這樣相鄰的波腹間的距離也是半個(gè)波長。因此，在駐波實(shí)驗(yàn)中，只要測得相鄰兩波節(jié)或相鄰兩波腹間的距離，就能確定該波的波長。

在本實(shí)驗(yàn)中，由于固定弦的兩端是由劈尖支撐的，故兩端點(diǎn)稱為波節(jié)，所以，只有當(dāng)弦線的兩個(gè)固定端之間的距離（弦長）等于半波長的整數(shù)倍時(shí)，才能形成駐波，這就是均勻弦振動(dòng)產(chǎn)生駐波的條件，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

L＝n? / 2

(n=1.2.3.…)由此可得沿弦線傳播的橫波波長為：

?＝2L / n

⑤ 式中 n 為弦線上駐波的段數(shù)，即半波數(shù)。

根據(jù)波速、頻率及波長的普遍關(guān)系式：V＝?f，將⑤式代入可得弦線上橫波的傳播速度：

V＝2Lf/n

⑥ 另一方面，根據(jù)波動(dòng)理論，弦線上橫波的傳播速度為：

V＝(T/ρ)1/2

⑦ 式中 T 為弦線中的張力，ρ 為弦線單位長度的質(zhì)量，即線密度。

再由⑥⑦式可得

f =（T/ρ）

1/2（n/2L）

得

T＝ρ /(n/2Lf)2

即

ρ＝T(n/2Lf)2

(n=1.2.3.…)

⑧ 由⑧式可知，當(dāng)給定 T、ρ、L，頻率 f 只有滿足以上公式關(guān)系，且積儲(chǔ)相應(yīng)能量時(shí)才能在弦線上有駐波形成。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、測定弦線的線密度：用米尺測量弦線長度，用電子天平測量弦線質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù) 2、測定 11 個(gè)砝碼的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù) 3、組裝儀器

4、調(diào)節(jié)電振音叉頻率，弦線長度和砝碼數(shù)量得到多段駐波，用米尺測量駐波長度，記錄頻率，砝碼質(zhì)量，波數(shù)，波長。（靠近振動(dòng)端的第一個(gè)駐波不完整，要從第二個(gè)駐波開始測量波長）

五、數(shù)據(jù) 記錄 及處理

1、弦線密度測定 弦線總長：2.00m

總質(zhì)量：0.383g

σ=0.383/2.00=0.1915

g/m 2、砝碼質(zhì)量測定：

蘭州 g=9.793m/s2 編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

質(zhì)量/g 10.015 10.016 9.988 10.020 10.009 10.000 10.013 10.006 10.018 10.018 4.997

波數(shù) 波長 L/cm 張力 T/N 頻率 f/Hz 砝碼 m/g 9 17.30 0.049 45.04 4.997 8 17.38 0.049 48.17 4.997 7 16.13 0.049 49.26 4.997 6 20.31 0.098 43.70 10.015 5 23.16 0.098 16.51 10.015 4 30.60 0.196 53.21 20.031 3 41.44 0.343 54.81 35.022 2 69.50 0.980 50.00 100.093 T/N 0.049 0.049 0.049 0.098 0.098 0.196 0.343 0.980 v/m/s 0.506 0.506 0.506 0.715 0.715 1.012 1.338 2．262

lgT/N-1.309-1.309-1.309-1.009-1.009-0.708-0.465-0.009 lgv/m/s-0.296-0.296-0.296-0.146-0.146 0.005 0.126 0.354

六、實(shí)驗(yàn)分析

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合經(jīng)驗(yàn)公式，但還存在誤差，分析有以下原因 ：

1、未等掛在弦線上的砝碼穩(wěn)定就開始測量。

2、未等形成的駐波穩(wěn)定就開始記錄數(shù)據(jù)。

3、用米尺測量時(shí)讀數(shù)不夠精確。

七、實(shí)驗(yàn)問題 1、.如果要確定 v 與σ的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何安排?

答：應(yīng)準(zhǔn)備材質(zhì)不同的弦線，在頻率 f 和張力 T 一定的情況下，出現(xiàn)不同數(shù)量的駐波，測量對應(yīng)波長 L，V=2Lf，作出σ—V 圖像。σ作為 V 的冪函數(shù)令σ=AV，兩邊取對數(shù)得 lgσ=lgA+BlgV 作 lgσ—lgV 圖像求 A,B.若 B=V,A=T 則公式推導(dǎo)正確。

2、弦振動(dòng)時(shí)，使 N（波數(shù)）為偶數(shù)，將音叉轉(zhuǎn) 90°后，觀察現(xiàn)象，并說明原因。

答：旋轉(zhuǎn)音叉 90°波數(shù)變?yōu)?N/2。原因是音叉帶動(dòng)的弦線由原來的左右擺動(dòng)變成了前后擺動(dòng)，形成的都是橫波，原來左右振動(dòng)一個(gè)周期形成兩個(gè)波，旋轉(zhuǎn) 90°之后前后振動(dòng)一個(gè)周期只形成了一個(gè)波，此時(shí)，電振音叉的振動(dòng)頻率不變，但是弦線的振動(dòng)頻率變?yōu)榱嗽瓉淼囊话?，所以波?shù)減半。

第五篇：振動(dòng)漫談讀書報(bào)告

南京航空航天大學(xué)

振動(dòng)漫談

—論文

學(xué)號(hào)：011340107 姓名：汪長江 學(xué)院：航空宇航學(xué)院

專業(yè)：土木工程

南京航空航天大學(xué)

振動(dòng)簡析及現(xiàn)象

機(jī)械振動(dòng)的定義就是某一個(gè)物理量在它的平衡點(diǎn)的附近來回的運(yùn)動(dòng)或者就是物體經(jīng)過它的平衡位置所做的一種往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。也可以說成是物體的一部分或者是全部沿著直線或者是曲線往返的顫動(dòng)，有一定的規(guī)律和周期有時(shí)為了簡便，人們也把它簡稱為振動(dòng)。振動(dòng)是一個(gè)比較重要的研究課題，早在1956到1957年，荷蘭的惠更斯研究成功的單擺機(jī)械鐘就是振動(dòng)的應(yīng)用。一直到了21世紀(jì)初期，人們的研究目標(biāo)就是集中在了避免共振的問題上。共振一直是一個(gè)比較大的問題在我們的生活以及生產(chǎn)中都會(huì)接觸到一系列的振動(dòng)源，例如風(fēng)動(dòng)工具，內(nèi)燃機(jī)車，拖拉機(jī)，船舶和摩托車等。振動(dòng)量就是用來衡量振動(dòng)的強(qiáng)弱的一種量，物體的位移，速度以及加速度都是一些振動(dòng)量，其中一些零件的壽命的降低就和振動(dòng)有許多的關(guān)系，一旦振動(dòng)的程度加大，也許就會(huì)對機(jī)器的某些零件產(chǎn)生一些損壞，導(dǎo)致它的功能失效，可能就是由于某個(gè)零件的失效，導(dǎo)致及其發(fā)生事故都是可能的。例如，透平葉片由于振動(dòng)而引起的失效就會(huì)引起嚴(yán)重的事故

振動(dòng)可以分為許多種類，按照產(chǎn)生的原因分類，可以分為自激振動(dòng)，受迫振動(dòng)和自由振動(dòng)。如果按照振動(dòng)的規(guī)律分，可以分為簡諧振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)等等也可以根據(jù)其他的一些標(biāo)準(zhǔn)將振動(dòng)進(jìn)行劃分。其中簡諧振動(dòng)是我們最常見的振動(dòng)。

1.簡諧振動(dòng)

簡諧振動(dòng)是振動(dòng)的一種形式。自變量為時(shí)間的正弦函數(shù)或者是余弦函數(shù)的一種振動(dòng)，在我們的生活中是比較常見的。也是一種最簡單的振動(dòng)。簡諧振動(dòng)的特點(diǎn)主要有往復(fù)性，周期性，對稱性。彈簧拉一個(gè)小球左右或者是上下的擺動(dòng)就是簡諧振動(dòng)，還有單擺的運(yùn)動(dòng)也是簡諧振動(dòng)的例子。

2.共振

振動(dòng)頻率，加速度和振幅可以是影響振動(dòng)的主要因素古希臘的阿基米德曾經(jīng)說過：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我會(huì)撬起整個(gè)地球”而現(xiàn)代的美國的發(fā)明家特土拉也說過，只要是給他一個(gè)共振器，他就能把地球一分為二。他曾經(jīng)做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，就是在未竣工的鋼結(jié)構(gòu)架的樓房上面，把一個(gè)共振器的小物體放在其中一個(gè)鋼梁上，然后就是按動(dòng)了按鈕，結(jié)果鋼梁就開始振動(dòng)，慢慢的，延伸至整個(gè)大樓。這個(gè)事例足以說明共振的危害還有發(fā)貨的軍隊(duì)過橋，腳步聲和橋的固有頻率一致，

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使橋的振動(dòng)加強(qiáng)，當(dāng)壓力達(dá)到一定的程度，就發(fā)生了共振，以至于橋崩塌了，共振有時(shí)候也在威脅著人類的生活。

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院，大禮堂，演播室的墻面上都會(huì)加一些窗簾或者是泡沫之類的東西，讓它們吸收聲音的頻率，因此不容易發(fā)生共振。我們現(xiàn)在的生活中還有一種東西叫做消聲器由于現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快，街上的喧鬧聲，鳴笛聲等等影響著人們的生活，聽力，休息，消聲器就是這么發(fā)展來的。它就是使從槍口噴射出的高壓氣體經(jīng)過若干的氣室來吸收氣體的沖擊波，從而降低了槍口的噪聲。隨著科技的發(fā)展，會(huì)有更多的方法來控制振動(dòng)的危害的

5.振動(dòng)的應(yīng)用

振動(dòng)的技術(shù)是屬于一項(xiàng)比較交叉的學(xué)科。因此應(yīng)用也就是比較廣泛的。它在土木工程中以及鑄造生產(chǎn)中都有應(yīng)用。在建設(shè)樓房的時(shí)候我們都需要下地基，但是下地基打樁用傳統(tǒng)的錘子有些吃力?，F(xiàn)在我們可以采用振動(dòng)打樁技術(shù)，通過樁體產(chǎn)生的振源傳遞給土地，致使土地產(chǎn)生振動(dòng)，然后土粒在振動(dòng)下摩擦力減少，這樣樁就很容易的打進(jìn)土里面了。冷卻以及烘干的振動(dòng)機(jī)就是利用振動(dòng)的例子。振動(dòng)可以促使物料處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，利于氣流的通過，為熱交換創(chuàng)造了必要的條件。分選及混合的振動(dòng)機(jī)也是類似的原理．還有許多利用振動(dòng)的例子。醫(yī)學(xué)上也有好多利用振動(dòng)的例子。比如現(xiàn)在有一款化妝品叫做 美伊美，深受廣大的婦女的喜愛。它的按摩機(jī)就是通過振動(dòng)的原理工作的，這種機(jī)器有兩種工作頻率，一種是柔波的速度，另一種是快速柔波的速度。它就是通過快速微震表面達(dá)到深層潔面的作用。同時(shí)也可以按摩臉部，撫平皺紋。

機(jī)械振動(dòng)在生活生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。在現(xiàn)實(shí)生活中我們能看到很多機(jī)械都是運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)這一學(xué)說理論來建造出來的。比如篩分設(shè)備、輸送設(shè)備、給料設(shè)備、粉碎設(shè)備等等機(jī)械設(shè)備都是將理論運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中的結(jié)果。以下我就舉些例子來加以說明機(jī)械振動(dòng)具體得在哪些產(chǎn)品中運(yùn)用到了。先說說篩分設(shè)備，篩分設(shè)備是機(jī)械振動(dòng)在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用的最多的產(chǎn)品。比如熱礦篩、旋振篩、脫水篩等各種各樣的篩分設(shè)備。顧名思義，篩分設(shè)備就是運(yùn)用振動(dòng)的知識(shí)和篩分部件將不同大小不同類型的物品區(qū)分開來，以減少勞動(dòng)力和提到生產(chǎn)效率。例如：熱礦篩采用帶偏心塊的雙軸激振器，雙軸振動(dòng)器兩根軸上的偏心塊由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)做反向自同步旋轉(zhuǎn)，使篩箱產(chǎn)生直線振動(dòng)，篩體沿直線方向作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到篩分目的。又如南方用的小型水稻落谷機(jī)，機(jī)箱里有一塊篩網(wǎng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)連桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水稻連同稻草落入篩網(wǎng)的時(shí)候，不停的振動(dòng)會(huì)讓稻谷

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通過篩網(wǎng)落入機(jī)箱存谷槽，以實(shí)現(xiàn)稻谷與稻草的分離，減少人力資源，提高了農(nóng)業(yè)效率。

輸送設(shè)備運(yùn)用到機(jī)械振動(dòng)也是很多的。比如：螺旋輸送機(jī)、往復(fù)式給料機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、買刮板輸送機(jī)等輸送設(shè)備。輸送設(shè)備就是將物體從一個(gè)地方通過輸送管道輸送到另一個(gè)地方的設(shè)備，以節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)效率。例如：廣泛用于冶金、煤炭、建材、化工等行業(yè)中粉末狀及顆粒狀物料輸送的振動(dòng)輸送機(jī)，采用電動(dòng)機(jī)作為優(yōu)質(zhì)動(dòng)源，使物料被拋起的同時(shí)通過輸送管道做向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到輸送的目的。

給料設(shè)備在某種程度上與輸送設(shè)備有共同之處，例如：振動(dòng)給料機(jī)、單管螺旋喂料機(jī)、振動(dòng)料斗等設(shè)備。就拿振動(dòng)料斗來說吧，振動(dòng)料斗是一種新型給料設(shè)備，安裝在各種料倉下部，通過振動(dòng)使物料活化，能夠有效消除物料的起拱，堵塞和粘倉現(xiàn)象，解決料倉排料難的問題。

鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)監(jiān)測。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可用結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)（主要是自振頻率和振型）進(jìn)行描述。結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)是結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常重要的性態(tài)表現(xiàn)。它反映了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布狀況，從結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)發(fā)生的變化，可以定性或定量地判別結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)的改變。建筑結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)往往是由于構(gòu)件的老化或在地震等災(zāi)害作用下，連接件或構(gòu)件的局部失穩(wěn)所引起，任何由于局部失穩(wěn)而造成的質(zhì)量和剛度矩陣的變化都將從頻率及振型量測值的變化上表現(xiàn)出來。如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前所測的結(jié)構(gòu)頻率及振型與原來的頻率及振型有差別，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度矩陣發(fā)生了變化，頻率和振型的變化到一定程度，即結(jié)構(gòu)中的部分構(gòu)件、連接件的穩(wěn)定性發(fā)生了變化或結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性發(fā)生了變化，因此可以通過對結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的測量信息，來識(shí)別結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的模態(tài)參數(shù)，進(jìn)而根據(jù)模態(tài)參數(shù)變化來判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的穩(wěn)定性。

利用結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的振動(dòng)特性進(jìn)行失穩(wěn)監(jiān)測和預(yù)估屈曲荷載的概念可以追溯到２Ｏ世紀(jì)３Ｏ年代，Ｓｏｍｍｅｒｆｉｅｌｄ試驗(yàn)了一根懸臂柱，在柱的自由端附加一個(gè)變荷載，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的固有頻率隨荷載的增加而下降，當(dāng)頂端荷載達(dá)到柱的屈曲載荷時(shí)，固有頻率接近于０。２０世紀(jì)７Ｏ年代起。以Ｓｉｎｇｅｒ?yàn)榇淼奈鞣綄W(xué)者，結(jié)合航空航天事業(yè)的發(fā)展，利用振動(dòng)頻率特性預(yù)估屈曲載荷方法對金屬桁條加筋圓柱殼進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)在臨界屈曲前，高載荷處的頻率急

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劇下降。中國國防科技大學(xué)雷勇軍等為了驗(yàn)證復(fù)合材料圓柱殼的失穩(wěn)與殼體振動(dòng)頻率的關(guān)系，進(jìn)行了復(fù)合材料圓柱殼在軸壓和外壓作用下失穩(wěn)荷載的振動(dòng)監(jiān)測試驗(yàn)。中國建筑科學(xué)研究院錢基宏 以一個(gè)簡單的２４單元六角星型球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，對薄殼的失穩(wěn)與其振動(dòng)特性之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。

大量的試驗(yàn)和理論研究證明：①結(jié)構(gòu)自振頻率與其所受載荷的大小有關(guān)，隨著所受載荷的增加，自振基頻在單調(diào)下降，當(dāng)接近于屈曲失穩(wěn)時(shí)，自振基頻急劇下降，失穩(wěn)時(shí)，自振基頻下降到０。②根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的振動(dòng)特性與其穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系，通過一定的監(jiān)測方法或手段，從實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中提取反映其振動(dòng)特性變化的參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)的變化趨勢就可以判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的穩(wěn)定性。

利用ＧＰＳ實(shí)現(xiàn)的失穩(wěn)振動(dòng)監(jiān)測ＧＰＳ作為一種新監(jiān)測方法，由于其硬件和軟件的發(fā)展和完善，特別是高采樣率（目前有的采樣率已高達(dá)２０ Ｈｚ）ＧＰＳ接收機(jī)的出現(xiàn)．為高層和高聳鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測提供了一種新途徑。這種監(jiān)測方法一般將監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在高層建筑物頂部或高聳鋼結(jié)構(gòu)的最高點(diǎn)上，另外在被監(jiān)測的建筑物附近設(shè)置兩個(gè)固定點(diǎn)，其中一點(diǎn)作為固定基準(zhǔn)點(diǎn)，另一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，各點(diǎn)均放置１臺(tái)ＧＰＳ接收機(jī)．?dāng)?shù)據(jù)的采集時(shí)間一般在風(fēng)很小、天氣良好的夜晚，每次按動(dòng)態(tài)觀測模式連續(xù)觀測約30分，數(shù)據(jù)采樣率 般可設(shè)置為0.5s，可得到監(jiān)測點(diǎn)和參考點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列，對此數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分析，得到經(jīng)均值化后的時(shí)程 曲線，經(jīng)過采用頻譜分析法或小波分析法就可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)的動(dòng)態(tài)特征（頻率和幅值）的提取，將每次觀測得到的動(dòng)態(tài)特征繪制成曲線，就可得動(dòng)態(tài)特征的變化曲線，從而可以判斷鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

該監(jiān)測系統(tǒng)一般由４個(gè)部分組成：傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的采集和處理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心和報(bào)警設(shè)備。傳感系統(tǒng)用于將待測物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；數(shù)據(jù)的采集和處理系統(tǒng)一般安裝于待測結(jié)構(gòu)中，采集傳感系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理；通訊系統(tǒng)將采集并處理過的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；監(jiān)控中心和報(bào)警設(shè)備利用具備診斷功能的軟硬件對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作出評估，如發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信息。由于被監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，傳感器型號(hào)的合理選擇、傳感器的優(yōu)化布置將是保證系統(tǒng)能否有效工作的前提和基礎(chǔ)，因?yàn)檫@直接影響到監(jiān)測所獲信息的質(zhì)量和數(shù)量。目前使用于鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)監(jiān)測的傳感器主要有：加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、光纖傳感器、壓電變頻器、形狀記憶合金傳感器和微電

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子力學(xué)系統(tǒng)傳感器等，其中加速度傳感器、光纖傳感器主要用于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的振動(dòng)監(jiān)測。傳感器的優(yōu)化布置方案主要有Ｋａｍｍｅｒ提出的有效獨(dú)立法、Ｇｕｙａｎ模型縮減法、模態(tài)動(dòng)能法等。

總而言之，機(jī)械振動(dòng)在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中的應(yīng)用是多種多樣的，有的是直接應(yīng)用，有的是間接應(yīng)用?？傊茖W(xué)的力量是強(qiáng)大的，只有把科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榭萍疾拍茉旎祟?，造福社?huì)。當(dāng)然振動(dòng)也是會(huì)帶來災(zāi)害的，尤其是共振時(shí)，其災(zāi)害是最危險(xiǎn)的，以下我就舉例來說明下。

6共振的危害

古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱：給我一個(gè)支點(diǎn)，我能撬動(dòng)地球。而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特斯拉更是“牛氣”，他說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二!他來到華爾街，爬上一座尚未竣工的鋼骨結(jié)構(gòu)樓房，從大衣口袋里掏出一件小物品，把它夾在其中一根鋼梁上，然后按動(dòng)上面的一個(gè)小鈕。數(shù)分鐘后，可以感覺到這根鋼梁在顫抖。慢慢地，顫抖的強(qiáng)度開始增加，延伸到整座樓房。最后，整個(gè)鋼骨結(jié)構(gòu)開始吱吱嘎嘎地發(fā)出響聲，并且搖擺晃動(dòng)起來。驚恐萬狀的鋼架工人以為建筑出現(xiàn)了問題，甚至是鬧地震了，于是紛紛慌忙地從高架上逃到地面。眼見事情越鬧越大，他覺得這個(gè)惡作劇該收場了，于是，把那件小物品收了回來，然后從一個(gè)地下通道悄悄地溜開了，留下工地上的那些驚魂未定、莫名其妙的工人。

上面這一段是一本書中有關(guān)美國著名發(fā)明家特斯拉進(jìn)行共振器發(fā)明的描寫，里面所說的“小物品”便是一個(gè)共振器。可以預(yù)見，若是他把這個(gè)小物品再開上那么十來分鐘，這座建筑物準(zhǔn)會(huì)轟然倒地。這件共振器的威力主要在于它能發(fā)出各種頻率的波，這些不同頻率的波作用于不同的物體，就能夠相應(yīng)地產(chǎn)生出一種共振波，當(dāng)這種共振波達(dá)到一定程度時(shí)，就能使物體被摧毀。

想必有些人知道1940年11月7日那座舞動(dòng)的塔科馬海峽大橋吧！大風(fēng)吹著大橋而引起了機(jī)械共振最終導(dǎo)致了大橋的坍塌。在這事故中成功逃離的里奧納德·科茨沃斯（Leonard Coatsworth）在事后說道：“當(dāng)我剛駕車駛過塔橋時(shí)，大橋開始來回劇烈晃動(dòng)。當(dāng)我意識(shí)到時(shí)，大橋已經(jīng)嚴(yán)重傾斜，我失去了對車的控制。此時(shí)我馬上剎車并棄車逃離。我耳邊充斥著混凝土撕裂的聲音。而汽車在路面上來回滑動(dòng)。我看到大橋徹底被摧毀的一幕，我的車也隨著大橋一起墜入了海峽。”

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以下是當(dāng)時(shí)的圖片：

圖（1）、圖（2）中，大橋被風(fēng)吹的東搖西晃，兩邊的幅度相差幾米，這完全不是一座堅(jiān)硬的大橋，更像是一條柔軟的絲帶在風(fēng)中翩翩起舞。大橋經(jīng)不起這樣劇烈的搖晃，最終還是如圖（3）所示那樣坍塌了?？梢姴环乐构舱袷菚?huì)帶來很大的災(zāi)害的。唯一值得慶幸的就是在這件事故中并沒有人員的傷亡。

當(dāng)過兵的人都知道當(dāng)部隊(duì)通過大橋時(shí)，一定是便步走過去而不是跨著整齊的步伐走過去。這是為什么？其實(shí)道理很簡單，這就是以防整齊的步伐所產(chǎn)生的周期頻率碰巧接近大橋的固有頻率，激起大橋的共振而導(dǎo)致大橋坍塌，因而造成不必要的損失。然后有些無知的軍官就犯了這樣不該犯的錯(cuò)誤。1831年，一隊(duì)騎兵隊(duì)列通過英國曼切斯特附近的一座吊橋時(shí)，他們雄赳赳、氣昂昂，“嗒、嗒”的馬蹄聲節(jié)奏分明有力。突然，不幸的事情發(fā)生了，隨著一聲巨響，大橋莫名其妙地倒塌了，人與馬紛紛墜入河中，導(dǎo)致傷亡慘重。無獨(dú)有偶，在1906年，俄國首都彼得格勒有一支全副武裝的沙皇軍隊(duì)，步伐整齊、不可一世地通過愛紀(jì)華特大

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橋。這座大橋十分堅(jiān)固，縱然跑過千軍萬馬也難以撼動(dòng)?？墒钦谥笓]官洋洋得意的時(shí)候，突然間橋身劇烈振動(dòng)起來。然后伴隨著一聲巨大的斷裂聲，大橋崩塌了。頓時(shí)，軍官、士兵、輜重、馬匹紛紛落水，馬嘶人叫，狼狽不堪。究其原因就是整齊的步伐引起了大橋的共振，最終釀成了悲劇。

共振的危害是眾多的，例如：1995年7月初，天全某水泥廠2號(hào)機(jī)立窯在因故更換風(fēng)機(jī)時(shí)，由于忽視了共振現(xiàn)象的產(chǎn)生和危害，僅在7、8兩個(gè)月時(shí)間里，就發(fā)生了連續(xù)損壞羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)和215kW電機(jī)一臺(tái)的重大設(shè)備事故，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)40多萬元?，F(xiàn)場事故分析和補(bǔ)救措施處理的實(shí)踐證明：此次重大設(shè)備事故，是共振現(xiàn)象造成的，損失嚴(yán)重，教訓(xùn)深刻。

共振會(huì)對人體產(chǎn)生危害，人體各部位都有不同的頻率，如眼球頻率約60ZH，顱骨最大約200ZH。把人體作為一個(gè)整體來看，如水平方向的固有頻率為3-6ZH，垂直方向的固有頻率約48ZH。因此，國家規(guī)定，要求各類振動(dòng)機(jī)械頻率必須大于20ZH，盡量除去振動(dòng)源的頻率與人體有關(guān)部位的固有頻率產(chǎn)生共振。

這樣的危害是可以避免的，只要我們能知道什么是共振就知道該如何去防止。共振這一物理現(xiàn)象并不是總給人類帶來危害，在很多情況下，人們可以巧妙地利用它來為人類服務(wù)。