了解线性和非线性系统的概念有利于故障分析

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linear or non-lineqr ？

线性和非线性系统，本身对于振动来说很重要，我们在分析设备故障时，往往会忽略这些概念，但它们无时无刻都存在于我们周围，理解这些概念，更有利于我们分析故障。且看下文作者对此的描述！
发表于2014年9月11日，来自azimadli.com
线性和非线性系统
为了帮助理解机器的振动时怎样传输的，有必要探讨线性的概念，线性系统和非线性系统是什么，理解这些概念对于振动的理解具有指导意义。迄今，我们已经讨论了线性和对数振幅以及频域，但是，术语“线性”是指一种系统，该系统具有输入和输出信号的特性。“系统”是任何设备或结构，可以接受任何形式的输入或激励，并产生相应的输出或响应。系统，譬如磁带记录仪和放大器，操作对象是电信号；机械结构，其输入是振动力，输出是振动位移，速度或加速度。
线性系统的定义
线性系统必须满足两个关键条件：
1，如果输入x，系统输出X，输入2x，系统输出2X。换句话说，该系统输出的幅度正比于系统的输入的幅度。
2，如果输入x产生输出X，输入y，输出Y，那么输入x + y将产生输出X + Y。换言之，该系统处理两个同步且独立的输入，并且它们互补影响。毫无疑问，线性系统的标准是，输出不会产生任何输入信号中不包含的信号。
请注意，没有任何判断准则说，系统的输出和输入一样，即使它和输入信号类似。举个例子，输入可能是一个电信号，输出可能是一个温度。那机械设备来说，输入是一个振动力，输出是被测量振动信号。
非线性系统
现实中，不存在绝对完美的线性系统。有许多不同类型的非线性系统，它们不同程度的存在于所有的机械系统中，但许多实际系统接近线性系统的特性，特别是小输入电平。如果一个系统不是完全线性的，它的输出中会产生输入中不存在的频率信号。例如，立体声放大器或磁带记录仪，其输出的信号会产生很多的谐波，这被称为“谐波失真 “，回放时，音乐的品质被降低了。在高电平时，谐波失真情况更糟。小收音机就是个很好的例子，低音量时，听起来比较“干净”，高音量时，严重失真。
小信号输入，许多系统都非常接近线性系统，一旦输入高水平的激励信号，就成为非线性系统了。两者间存在一个阈值。例如，输入放大器的“限幅” 信号，此时它的输入信号超过电源电压或供电电源的电流摆动。这类似一个机械系统，其中的一部分是可以自由移动，直到它遭遇一个约束，就像松动的轴承箱体，连接螺栓没有把紧前，能后自由运动一定的距离。
非线性的旋转机械
正如前面多讨论的，机器的振动实际上是使机器部件移动的力的响应。我们在机器不同位置测量振动，并从这些振动信号上推断力的大小。在测量振动的频率时，我们假设力和响应的频率一致，测得的信号与力的大小成一比例。这个理论假定机器受力和响应是线性的强制函数，对大多数机器来说，这是一个合理的假设。
然而，当一个机器磨损和间隙的增加时，或者如果它产生裂纹或松动，其响应将不再是线性的，其结果是，所测量的振动明显区别于强制函数。例如，不平衡的转子在轴承上会产生频率 1X的正弦波，该力不包含任何其它频率。如果机器的机械结构是非线性的，这正弦力会被扭曲，所测振动将出现1X的谐波。谐波分量的程度和幅度，是机器非线性系统程度的一种度量。例如，滑动轴承间隙增大时，会出现越来越多的谐波，幅值也越来越大。
当存在不对中时，弹性联轴器就是非线性系统，这就是振动信号中包含2X主导频率的原因所在。不对中的联轴器，磨损后会产生明显的3X。当两种不同频率的受力以一种非线性方式作用在机器上时，其结果就会产生和频和差频，这个新的频率成分并不存在于输入信号的受力函数内。这些和差频会以边带的形式出现在有缺陷的齿轮箱频谱、滚轴轴承频谱上。
以齿轮箱为例，一个受力的频率是齿轮啮合频率，另一个是齿轮的转速。如果齿轮偏心或其他变形，转速将调制齿轮啮合频率，形成边带。调制总是一个非线性过程，它产生一个新的频率，这个频率不存在于受力函数。

来源： VIBSOS振乎

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打铁书生

对于非旋转机械，哪些原因会产生非线性呢？摩擦？不对中？所出现的倍频是什么原因呢，怎么找到产生相应倍频的原因呢？

sd

打铁书生 发表于 2016-10-11 15:15
对于非旋转机械，哪些原因会产生非线性呢？摩擦？不对中？所出现的倍频是什么原因呢，怎么找到产生相应倍频 ...

飞旋转机械？我只听说过转子非线性   哈哈  见笑啦

打铁书生

sd 发表于 2016-10-12 08:37
飞旋转机械？我只听说过转子非线性   哈哈  见笑啦

应该说，现实中的振动都是非线性的吧，而不是以旋转非旋转为区分标准的。只要存在非线性因素，那么应该就属于非线性振动问题的范畴。不知是否正确，至于如何解决这些非线性因素的影响，自然应该根绝不同情况再具体问题具体分析。

sd

打铁书生 发表于 2016-10-12 14:49
应该说，现实中的振动都是非线性的吧，而不是以旋转非旋转为区分标准的。只要存在非线性因素，那么应该就 ...

恩 你说的对  线性只是一种理想情况  或者说是近似