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振動(dòng)分析師不僅要檢測、診斷和預(yù)測機(jī)器故障，還要考慮如何系統(tǒng)地解決振動(dòng)問題，這是可靠性維修的要求，也是振動(dòng)控制的目的。振動(dòng)控制超出一般意義預(yù)測維修的范圍，涉及機(jī)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，全面掌握振動(dòng)控制是高級(jí)振動(dòng)分析的內(nèi)容。

1、失效分析和振動(dòng)嚴(yán)重性評(píng)價(jià)

在振動(dòng)水平與機(jī)械可靠性之間存在直接的因果聯(lián)系，振動(dòng)是機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械和結(jié)構(gòu)部件中應(yīng)力的指示。一般說，對(duì)應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)，大的振動(dòng)水平指示大的應(yīng)力水平；對(duì)應(yīng)很小量的周期性應(yīng)力增加，疲勞壽命可顯著降低。因此，有必要保證一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)狀態(tài)盡可能的低。

過去發(fā)展了很多標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)振動(dòng)水平多大是可以接受的提供一般性指導(dǎo)。不管如何使用這些標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)嚴(yán)重程度，機(jī)械部件（軸承、密封等等）的持續(xù)早期損壞、旋轉(zhuǎn)部件或支持結(jié)構(gòu)的災(zāi)難性的損壞，應(yīng)當(dāng)說明振動(dòng)水平可能過大。另外，這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)限于在設(shè)備的軸承部位的振動(dòng)測量，并沒有考慮作為支持結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、或機(jī)器結(jié)構(gòu)部件的嚴(yán)重程度標(biāo)準(zhǔn)。

2、固有頻率，振型和模態(tài)參與

振動(dòng)分析師經(jīng)常面對(duì)的機(jī)械系統(tǒng)是復(fù)雜的部件裝配，為了改善設(shè)計(jì)，控制動(dòng)態(tài)力的幅值或振動(dòng)響應(yīng)的水平，必須理解這些系統(tǒng)的響應(yīng)特性。為了研究一臺(tái)機(jī)器及其支持結(jié)構(gòu)和/或基礎(chǔ)的振動(dòng)響應(yīng)所建立的數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂赡芟喈?dāng)復(fù)雜，然而，在試圖進(jìn)行振動(dòng)分析或設(shè)計(jì)控制振動(dòng)的方法之前，理解機(jī)械系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載的響應(yīng)的方式是非常必要的。

所有結(jié)構(gòu)化的機(jī)械系統(tǒng)可以由質(zhì)量和剛度的組合來表示，系統(tǒng)可以利用一系列質(zhì)量體、彈簧和阻尼器來建模型。建模是用數(shù)學(xué)描述物理對(duì)象以便預(yù)測其動(dòng)態(tài)行為的藝術(shù)和科學(xué)，必須認(rèn)識(shí)到，建模的過程涉及物理系統(tǒng)的數(shù)字表示，它提供一個(gè)近似解。數(shù)字的近似精度取決于模型的適當(dāng)性。

模態(tài)振型表示一個(gè)固有頻率對(duì)一個(gè)動(dòng)態(tài)力的靈敏程度，在多自由度系統(tǒng)中，不僅是動(dòng)態(tài)激勵(lì)頻率接近固有頻率的程度，而且動(dòng)態(tài)力施加的位置相對(duì)于該有關(guān)固有頻率模態(tài)振型的最大參與點(diǎn)的關(guān)系，決定系統(tǒng)振動(dòng)的大小。如果一個(gè)動(dòng)態(tài)力頻率接近固有頻率，并且施加的位置和方向與振型的最大運(yùn)動(dòng)一致，那么振動(dòng)響應(yīng)最大。相反，如果動(dòng)態(tài)力施加在模態(tài)振型沒有任何運(yùn)動(dòng)的位置，將沒有共振放大響應(yīng)。

3、通過改變動(dòng)態(tài)力控制振動(dòng)

當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)承受某種性質(zhì)的外部動(dòng)態(tài)力時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。動(dòng)態(tài)力，有時(shí)稱為力函數(shù)，隨時(shí)間變化，可以是簡諧、周期性但非簡諧、非周期但以定義的方式和隨機(jī)。

激勵(lì)響應(yīng)分析，計(jì)算當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)化的機(jī)械系統(tǒng)受到動(dòng)態(tài)載荷 (Fdyn) 的作用時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)的量。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式：

由動(dòng)態(tài)力產(chǎn)生的位移解，如下：

由靜態(tài)力產(chǎn)生的位移解，如下，就是力除以剛度：

比較上述二等式，靜態(tài)位移和動(dòng)態(tài)位移的差別，就是放大系數(shù)，如下：

下圖是有阻尼的單自由度彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的放大系數(shù)，有時(shí)也稱為傳遞性曲線。對(duì)這個(gè)系統(tǒng)，隨著動(dòng)態(tài)力的頻率接近固有頻率、放大系數(shù)，因此計(jì)算的動(dòng)態(tài)位移顯著增加。在共振時(shí)需要阻尼來控制位移的量，如果沒有阻尼，系統(tǒng)的響應(yīng)將無限增大。

放大系數(shù)取決于動(dòng)態(tài)力的頻率 (fd ) 與系統(tǒng)的固有頻率 (fn) 之比和阻尼的大小 (ξ )。在不希望振動(dòng)的大部分情況下，振動(dòng)控制在于減小放大系數(shù)；在希望產(chǎn)生振動(dòng)的情況下（進(jìn)料器和篩），振動(dòng)控制在于最大化放大系數(shù)。因?yàn)楣逃蓄l率是剛度和質(zhì)量的函數(shù)，放大系數(shù)取決于剛度、質(zhì)量和阻尼。對(duì)任何給定的力，振動(dòng)控制的基礎(chǔ)在于設(shè)計(jì)或修改結(jié)構(gòu)化機(jī)械系統(tǒng)的這三個(gè)參數(shù)。

合成的振動(dòng)位移取決于動(dòng)態(tài)力 (Fdyn)。取決于它如何施加在機(jī)械系統(tǒng)上，該動(dòng)態(tài)力可以表示為其諧頻的組合。諧頻的幅值通過對(duì)力的時(shí)間描述，進(jìn)行傅里葉變換來確定。

動(dòng)態(tài)力可以分為四種基本類型；簡諧，周期，脈沖和隨機(jī)。每一種類型力的頻率成分不同。識(shí)別動(dòng)態(tài)力是重要的，因?yàn)樵谝恍┣闆r下，可以通過去除、改變或減小力來獲得振動(dòng)控制。

4、振動(dòng)控制基本轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)

機(jī)械系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)（往復(fù)或旋轉(zhuǎn)）部分和靜止部分組成，這兩個(gè)部分之間的界面（軸承）由靜止和運(yùn)動(dòng)部件組成。振動(dòng)控制涉及完整的結(jié)構(gòu)化機(jī)械系統(tǒng)的分析，在理解旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的同時(shí)，理解支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，是正確分析任何復(fù)雜系統(tǒng)所要求的。

轉(zhuǎn)子通常由軸和某種工作部件或葉輪組成，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子可能有一個(gè)軸和一個(gè)風(fēng)機(jī)葉輪，泵或壓縮機(jī)可能有一個(gè)軸和一個(gè)或多個(gè)葉輪。一個(gè)葉輪的泵稱為單級(jí)泵，六個(gè)葉輪的泵稱為六級(jí)泵。有很多其他類型的轉(zhuǎn)子，包括離心機(jī)、混合/攪拌機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、沖擊破碎機(jī)等，各具其特點(diǎn)。

這些轉(zhuǎn)子的工作件、葉輪等等，如果沒有計(jì)算機(jī)分析，將是非常困難的。對(duì)于非常復(fù)雜的轉(zhuǎn)子，需要有限元分析 (FEA) 計(jì)算其固有頻率和振型。

5、通過改變支撐系統(tǒng)的振動(dòng)控制

當(dāng)測量振動(dòng)的時(shí)候，測量的是整個(gè)結(jié)構(gòu)化機(jī)械系統(tǒng)的響應(yīng)。一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)部件（旋轉(zhuǎn)、往復(fù)或轉(zhuǎn)換）和支撐運(yùn)動(dòng)部件的靜止部件組成，靜止的結(jié)構(gòu)部件包括軸承座、設(shè)備底座、樓層平臺(tái)和基礎(chǔ)組成。軸承是運(yùn)動(dòng)和靜止部件之間的界面，他們是運(yùn)動(dòng)和靜止部件的組合。振動(dòng)控制針對(duì)運(yùn)動(dòng)部件（轉(zhuǎn)子）時(shí)，將支撐條件作為一個(gè)簡單的等效彈簧；實(shí)際上結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)也是需要關(guān)注的，一般作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的領(lǐng)域。

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域也涉及旋轉(zhuǎn)和往復(fù)機(jī)器的結(jié)構(gòu)部件。在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的領(lǐng)域，一般限于研究與轉(zhuǎn)子的橫向和扭轉(zhuǎn)振型有關(guān)的轉(zhuǎn)子響應(yīng)，但是轉(zhuǎn)子包括葉輪、轉(zhuǎn)輪、盤、葉片等等，它們有固有頻率振型，其獨(dú)立于軸的橫向和扭轉(zhuǎn)振型。這些部件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也應(yīng)該作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的一部分來考慮。

機(jī)器的振動(dòng)特性可能會(huì)受到支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的顯著影響，如果支撐系統(tǒng)太柔，機(jī)器振動(dòng)可能變大；更嚴(yán)重的情況，如果結(jié)構(gòu)共振，機(jī)器振動(dòng)可能極大。

6、剛性水泥基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

剛性水泥基礎(chǔ)有兩中基本形式，第一種是方墊子置于土壤之上，機(jī)械設(shè)備螺栓安裝在墊子上面；第二種基礎(chǔ)有一個(gè)或幾個(gè)水泥墩，從基礎(chǔ)墊子伸出，機(jī)械設(shè)備螺栓安裝在蹲著上面。

如果基礎(chǔ)墊子和墩子的變形相對(duì)于土壤基礎(chǔ)界面的變形不微不足道，可以認(rèn)為基礎(chǔ)是剛性的。結(jié)構(gòu)化動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的主要彈性元件是土壤，水泥基礎(chǔ)只作為質(zhì)量參與；動(dòng)態(tài)響應(yīng)類似于一個(gè)剛性體?；A(chǔ)的主要固有頻率與剛性體的平移或搖動(dòng)相關(guān)。剛性基礎(chǔ)除了剛性體振型之外，可能有彈性固有頻率振型，但是這些固有頻率遠(yuǎn)大于大多數(shù)大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

對(duì)于直接在土壤之上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)墊子有時(shí)稱為擴(kuò)展底座，負(fù)載從水泥傳遞到土壤，作為水泥基礎(chǔ)墊子與其下緊密的表面之間的壓力擴(kuò)散開。

7、簡諧力與地面振動(dòng)的隔離

隔振設(shè)計(jì)通?；趩巫杂啥日駝?dòng)系統(tǒng) – 機(jī)器和基座有單個(gè)彈簧支撐的理論傳遞算式。由于大部分機(jī)械系統(tǒng)（如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)）需要不止一個(gè)彈簧支撐來保證穩(wěn)定，即使非常簡單的隔振系統(tǒng)會(huì)具有多個(gè)自由度。簡化的隔振算式一般假定隔振彈簧之下的支撐結(jié)構(gòu)和隔振彈簧之上的任何結(jié)構(gòu)是剛性的，這些假定通常是錯(cuò)誤的，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的振動(dòng)問題，忽略支撐結(jié)構(gòu)和隔振基座的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)的隔振系統(tǒng)可能有問題。

機(jī)械隔振系統(tǒng)有三個(gè)基本部件，設(shè)備及其安裝的結(jié)構(gòu)基座，隔震器彈簧以及支撐隔震器彈簧的基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)。隔震器彈簧可以減少設(shè)備產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力傳遞到基礎(chǔ)或支撐結(jié)構(gòu)。常見的例子是空氣處理風(fēng)機(jī)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)樓層的隔振，降低建筑的振動(dòng)。隔震器彈簧也用于減小基礎(chǔ)對(duì)設(shè)備的振動(dòng)傳遞。

8、承受脈動(dòng)力的系統(tǒng)振動(dòng)控制

泵系統(tǒng)輸送流體和壓縮機(jī)系統(tǒng)輸送氣體的管路一般會(huì)承受動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)和機(jī)械動(dòng)態(tài)力，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)輸送空氣的風(fēng)道也會(huì)承受動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)。管路和風(fēng)道的振動(dòng)響應(yīng)取決于其固有頻率與產(chǎn)生的機(jī)械力和脈動(dòng)頻率接近的程度。泵和風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生正常的或非正常運(yùn)行的壓力脈動(dòng)源，圓形的管路和方型的風(fēng)道也有其基本固有頻率振型。

管路和風(fēng)道的振動(dòng)分析和控制是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)特殊分支，管路和風(fēng)道是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的靜態(tài)部件，它們一般不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)力，而是響應(yīng)來自泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)器產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力，管路和風(fēng)道中的聲學(xué)共振導(dǎo)致動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)的放大。管路和風(fēng)道振動(dòng)的嚴(yán)重性評(píng)價(jià)與機(jī)械部件（如軸承和密封）的振動(dòng)嚴(yán)重性評(píng)價(jià)有很大不同。