捷杰知识小课程|振动烈度国际标准篇

在国际标准中选用振动速度作为衡量振动激烈程度的参量，这是考虑到：振动速度可以反映出振动的能量，绝大多数机械设备的结构损坏都是由于震动速度过大引起的，机器的噪声与振动速度成正比；对于同一机器的同一部分，相等的振动速度产生相同的应力；而且对于大多数的机器来说都具有相当平坦的速度频谱等。

机器的振动烈度定义为：在机器表面的重要位置上（例如：轴承安装点处等）沿垂向、纵向、横向三个方向上所测得的振动的最大有效值。

对于振动速度为V（t）=Vpcosωt的简谐振动，其振动速度有效值用下式计算：

若机器的振动系由几个不同频率的简谐振动复合而成，则振动速度的有效值可由下式求得：

式中 V_1rms，V_2rms，，V_nrms——分别为第1，2，，n个简谐分量的有效值；V_1p，V_2p，，V_np——分别为第1，2，，n个简谐分量的峰值。

实际上，振动速度的有效值可用具有平方检波特性的电子仪器测量并直接予以显示，因此在应用时是很方便的。

在国际标准ISO2372中规定了转速为10~200转/秒的机器在10~1000赫的频率范围内机械振动烈度的范围，它将振动速度有效值从0.11毫米/秒（人体刚有振动的感觉）到71毫米/秒的范围内分为15个量级，相邻两个烈度量级的比约为1：1.6，即相差4分贝。这是由于对于大多数机器的振动来说4分贝之差以为着振动相应有了较大变化。有了振动烈度量级的划分就可以用它表示机器的运行质量。

为了便于实用，将机器运行质量分成四个等级：

A级——机械设备正常运转时的振动级，此时成机器的运行状态“良好”。

B级——已超过正常运转时的振级，但对机器的工作质量尚无显著地影响，此种运行中状态是“容许”的。

C级——机器的振动已达到相当剧烈的程度，致使机器只能勉强维持工作，此时机器的运行状态称为“可容忍”的。

D级——机器的振动已大到使机器不能运转、工作，此种机器的振动级是“不允许”的。

显然，不同的机械设备由于工作要求、结构特点、动力特征、功率容量、尺寸大小以及安装条件等方面的区分，其对应于各等级运行状态的振动烈度范围必然是各不相同的。所以对各种机械设备是不能用同一标准来衡量的，但也不可能对每种机械设备专门制定一个标准。为了便于实用，ISO2372将常用的机械设备分为六大类，令每一类的机械设备用同一标准来衡量其运行质量。

机械设备分类情况如下表：

几种常用机械设备的振动标准

注：振动烈度以分贝表示时，选V_rms=10^-5毫米/秒为参考值，即振动速度有效值此时相当于零分贝。

第一类：在其正常工作条件下与整机连成一整体的发动机和机器的零件（如15千瓦以下的发电机）。

第二类：设有专用基础的中等尺寸的机器（如15-75千瓦的发电机）及刚性固定在专用基础上的发动机和机器（300千瓦以下）。

第三类：安装在振动方向上相对较硬的、刚性的和沉重的基础上的具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器。

第四类：安装在振动方向上相对较软的基础上具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器（如透平发电机）。

第五类：安装在测振方向相对较硬的基础上具有不平衡惯性力的往复式机器和机械驱动系统。

第六类：安装在测振方向相对于较软的基础上具有不平衡惯性力的往复式机器和机械驱动系统等。

通过大量的实验得到了前四类机械设备的运行质量与振动烈度量级的对应关系，如前表。

至于第五类、第六类的机械设备，特别是往复式发动机由于结构不同，其振动特性变化很大，往往允许有较强烈的振动（如V_rms=20-30毫米/秒）而不影响其运行质量。而安装在弹性基础上的机器受到隔振作用，由安装点传到周围物体的作用力是很小的，在这种情况下机器的振动将大于安装在刚体基础上的振动，如高转速的电机上测得的振动速度有效值可达50毫米/秒或更大。在上述情况下用振动绝对量级来衡量机器的运行质量显然是不恰当的；

就是对于第一至第四类机器，由于实际情况是千变万化的，表中所示的机器运行质量与振动烈度的关系也只能作为参考。可以考虑以及其“良好”运行状态的量级为参考值，在此基础上若增大2.5倍（8分贝），表明机器的运行状态已有重要变化，此时机器虽尚能进行工作，实际上却已处于不正常状态；

若从参考状态的基础上增大10倍（20分贝），就说明该机器已需进行修理；再继续增大，机器就将处于不允许状态。

上述振动烈度相对变化与机器运行质量间的关系，常用于以振动信号进行故障诊断时的判据。

ISO2372将常用的机械设备分类与振动烈度国际标准：

注：振动烈度以分贝表示时，选V_rms=10^-5毫米/秒为参考值，即振动速度有效值此时相当于零分贝。

机器运行质量：

A级——运行状态“良好”

B级——已非正常但尚无显著地影响，运行中状态是“容许”

C级——能勉强维持工作，运行状态称为“可容忍”

D级——机器不能运转、工作，振动级是“不允许”

设备分类：

第一类：与整机连成一整体的发动机和机器的零件（如15千瓦以下的发电机）

第二类：设有专用基础的中等尺寸的机器（如15-75千瓦的发电机）及刚性固定在专用基础上的发动机和机器（300千瓦以下）

第三类：安装在振动方向上相对较硬的、刚性的和沉重的基础上的具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器

第四类：安装在振动方向上相对较软的基础上具有旋转质量的大型原动机和其它大型机器（如透平发电机）

第五类：安装在测振方向相对较硬的基础上具有不平衡惯性力的往复式机器和机械驱动系统

第六类：安装在测振方向相对于较软的基础上具有不平衡惯性力的往复式机器和机械驱动系统等

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