机床振动标准

浅谈高速机床的振动　

赵中太　陈　波　

（四川长征机床有限公司，四川自贡６４３０００）　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　Ｏｆｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　

ＺＨＡＯ　Ｚｈｏｎｇｔａｉ，ＣＨＥＮ　Ｂｏ　（Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｃｈａｎｇｚｈｅｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｚｉｇｏｎｇ　６４３０００，ＣＨＮ）　

高速机床在运行过程中，由于对速度增益和加速　度增益要求较高，往往会出现振动现象。具体表现为：　

机床在冷机上电时无振动现象；当运行一段时间（运　

行速度和时间为任意）机床停止时，出现振动现象，这　

一现象将持续一段较短时间，然后机床恢复到正常状　

态。在振动时，如果下电，振动将消失。电动机负载在　振动时变化较大，不振动时处于正常状态。　

由现象可以看出，振动与进给系统有关。进给系　

统由电动机、联轴器、丝杠副、轴承、润滑、导轨副、电动　

机座、轴承座、电动机参数组成。分别对几个因素进行　了实验，实验数据和现象如下：　

１电动机参数　

当减小进给电动机的速度增益和加速度增益时，　

振动现象消失；当增加普通加工中心进给电动机的速　度增益和加速度增益时，振动现象明显，有时根本开不　

动机床。　

２电动机座单件质量　

采用轴承孔与电动机止口同轴度好的座子，这项　精度直接关系到电动机轴和丝杠轴的同轴度，振动现　

象要好。　

３轴承　、　

水平和垂直方向的丝杠两头，开始采用ＮＳＫ万能　配对丝杠轴承（三个一组）。后来在水平轴的轴承座　

端改为两个独立的深沟球轴承，振动现象没发生变化。　

４温升与振动　

对丝杠的振动和温升进行检测，经过１　ｈ的运行，　

丝杠的最高温度为４０　ｃ【＝。振动为高频、小幅，不受运　行速度和时间影响。　

５联轴器　

若使用弹性联轴器时，系统报警，机床不能运行。　

ｕＩｕ　‘　改用刚性联轴器，无此现象，但振动现象还在。　

６　电动机　

采用不同转矩和功率的电动机，当采用参数大并　

带有制动功能的电动机时，振动现象消失。　

不同类型机械设备振动限值

1、GB/T6075.3一2011/ISO10816-3:2009

机械振动 在非旋转部件上测量评价机器的振动第3部分:额定功率大于15KW额定转速在120r/min至15000r/min之间的在现场测量的工业机器

1）适用范图GB/T6075的本部分给出了现场测量时评估振动水平的准则,该准则适用于功率大于15KW、运行转速在120r/min至15000r/min的机组。本部分所深盖的机器为:——功率不大于50MW的汽轮机;——汽轮机组功率大于50MW、但转速低于1500r/min或高于3600r/min(即不包括ISO10816-2中涵盖的机组);——旋转式压缩机;——功率不大于3MW的工业燃气轮机;——发电机;——各种类型的电动机;——鼓风机或风机。注:本部分的振动准则通常仅适用于额定助率大于300KW的风机或非柔性支承的风机。当条件允许时,准备推荐其他类型的风机,包括那些采用轻型薄金属板结构的风机。在此以前,制造厂与用户可根据以前的运行经验结果来商定为双方所接受的振动分类,参见ISO1469400。下列机器不属于本部分的范围:——助率大于50MW陆地安装的汽轮发电机组,其转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min(见ISO10816-2)3——功率大于3MW的燃气轮机(见ISO10816-4);——水力发电厂和泵站机组(见ISD10816-5)——与往复式机器联接的机器(见ISO10816-6);——包含集成电动机的转子动力泵,例如,叶轮直接安装在电动机轴上或与其刚性连接(见ISO10816-7);——回转压缩机(例如螺杆压缩机)——往复式压缩机:——往复泵;——潜水电动泵;——风力涡轮机。本部分的振动准则适用于额定工作转速内、稳定运行状况,在机器轴承、轴承座或机座上现场进行的宽频带振动测量。它们涉及到验收试验及运行监测。本部分的评价准则用于连续与非连续监测,情况。本部分包含带齿轮或滚动轻承的机器,但不涉及这些齿轮或滚动轴承状态的诊断评价。本部分仅适用于由机器本身产生的振动,而不适用于由外界振源传递到机器的振动。

通用振动标准-按轴承振动烈度的评定标准

按轴承振幅的评定标准

1969年国际电工委员会(IEC)推荐了汽轮发电机组的振动标准，如表1所示（峰－峰值，μm）。原水电部规定的评定汽轮发电机组等级与IEC标准基本相符，如表2所示（峰－峰值）。

表1 IEC振动标准

转速（r/min） 1000 1500 1800 3000 3600 6000 12000

在轴承上测量 75 50 42 25 21 12 6

在轴上测量 150 100 84 50 42 25 12

表2 振动标准

转速（r/min） 优 良 合格

1500 30 50 70

3000 20 30 50

按轴承振动烈度的评定标准

国际标准化组织ISO曾颁布了一系列振动标准，作为机器质量评定的依据。现将有关标准介绍如下：

⑴ ISO2372/1：

该标准于1974年正式颁布，适用于工作转速为600~12000r/min，在轴承盖上振动频率在10~1000Hz范围内的机器振动烈度的等级评定。它将机器分成四类：

Ⅰ类为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW。

Ⅱ类为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。

Ⅲ类为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。

Ⅳ类为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。

每类机器都有A，B，C，D四个品质级。各类机器同样的品质级所对应的振动烈度范围是有些差别的，见表3。四个品质段的含意如下：

表3 ISO2372推荐的各类机器的振动评定标准

振动烈度分级范围 各类机器的级别

振动烈度（mm/s） 分贝（db）Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类

0.18-0.28 85-89 A A A A

0.28-0.45 89-93 A A A A

金属切削机床振动标准

引言

金属切削机床在加工过程中会产生振动，这种振动不仅会影响加工过程的稳定性，降低加工精度和表面质量，还会加速机床部件的磨损和疲劳，严重时会导致机床故障。因此，金属切削机床振动标准的重要性不言而喻。本标准规定了金属切削机床振动的测量方法、评价准则和振源识别等方面的要求，旨在控制和降低机床振动，提高加工过程的质量和效率。

振动速度

振动速度是描述机床振动大小的重要参数。它是指机床在振动过程中，振动质点在单位时间内移动的距离。计算公式为：

v = △x / △t

其中，v为振动速度，△x为振动质点在△t时间内的移动距离。测量振动速度时，一般采用振动速度传感器，将振动信号转换为电信号，再通过数据采集器和计算机进行处理和显示。

振动频率

振动频率是描述机床振动快慢的参数。它是指机床在振动过程中，振动质点每秒振动的次数。计算公式为：

f = 1 / T 其中，f为振动频率，T为振动周期。测量振动频率时，一般采用频率分析仪或具有频率测量功能的振动监测仪器。

振动位移

振动位移是描述机床振动幅度大小的参数。它是指机床在振动过程中，振动质点偏离平衡位置的距离。计算公式为：

x = △x

其中，x为振动位移，△x为振动质点在一段时间内偏离平衡位置的距离。测量振动位移时，一般采用位移传感器或激光测距仪等设备。

振动加速度

振动加速度是描述机床振动速度变化快慢的参数。它是指机床在振动过程中，振动质点速度的变化率。计算公式为：

a = △v / △t

其中，a为振动加速度，△v为振动质点在△t时间内速度的变化量。测量振动加速度时，一般采用加速度传感器或振动监测仪器。

振动烈度

振动烈度是描述机床振动的综合量度，它综合考虑了振动速度、频率和位移等多个参数。测量振动烈度时，需要同时测量多个参数，并使用相关仪器或软件进行计算和评估。

频谱特性

金属切削机床的振动通常由多种振源引起，如主轴、电机、轴承等。不同振源产生的振动频率和幅值都有所不同。频谱特性是描述振源特性的一种重要方法，它可以帮助我们识别振源并采取相应的控制措施。测量频谱特性时，一般采用频谱分析仪或振动监测系统对不同频率段的振动进行测量和分析。