相位的应用

相位在振动领域有着许多重要的应用，主要用于比较不同振动运动之间的关系，比较不同部件的振动状况，比较激振力与响应之间的关系，确定不平衡量的方位，等等，例如：

① 比较同频率振动在时间上的先后关系。

例如，在为简谐振动的弹簧质量块系统中，当质量块向上振动、通过0点时，位移为零，速度为正方向最大，加速度为零；在质量块由0向上的过程中，位移为正、变大，速度为正、变小，加速度为负、变大；当质量块振动到上限位置时，位移为正方向最大，速度为零，加速度为负方向最大；当质量块向下通过0点时，位移为零，速度为负方向最大，加速度为零；当质量块振动到下限时，位移为负方向最大，速度为零，加速度为正方向最大。依此关系，可画出三者的振动波形图，得到三者之间在相位上的以下关系：

简谐振动中，振动速度超前振动位移90°，振动加速度超前振动速度90°，振动加速度超前振动位移180°。

② 比较激振力与响应在空间上的相互关系。

例如，运行转速小于临界转速时，转子因不平衡质量偏心e产生的离心力、即激振力Meω2，与所引起的响应、即振动矢量y方向基本相同。其中，慢转速（300~600r/min）下激振力与响应的相位完全相同；大于慢转速后，随ω增高， 激振力Meω2增大，引起响应y随之变大并超过偏心距e，由y产生的离心力Myω2也就比激振力Meω2大。离心力属惯性力，离心力越大、惯性就越大。响应Myω2因为惯性大会跟不上激振力Meω2的变化而滞后，于是激振力与响应之间有了相位差，而且相位差随转速增高而增大。在通过临界转速时，两矢量的相位差达90°，方向发生翻转变化，此时振幅 y达最大。大于临界转速后，转速越变越高，激振力与响应之间的相位差越变越大，远离临界转速后两矢量相位差为180°，激振力与响应方向完全相反。在此过程中，转子受到的离心合力逐步变小，振幅y逐步变小、趋近于偏心e，质心G趋近于几何中心O，此即所谓挠性转子的自动定心。

由于不平衡量与所引起的振动、即工频振动之间的相位差会随转速而变，所以工频的相位是随转速而变的（远离临界转速时变化不明显）。此外，转子平衡状态改变时，质心G的角位置必然产生变化，工频的相位必然随之改变。因此，联系转速看工频相位的变化是判断动平衡故障的主要方法。

③ 比较两个部件之间相对运动的方位。

如刚性联轴器，平行（径向）不对中时两侧轴承振动的相位差为180°，角度（端面）不对中时两侧轴承振动的相位相同；带中间短接的齿式联轴器不对中时两侧轴承振动的相位差为180°。

④确定转子振型。

对刚性转子，两端轴承振动相位同相为圆柱形振动，反相为圆锥形振动。

对挠性转子，两端轴承振动相位同相为一阶振型、三阶振型、…，反相为二阶振型、四阶振型、…。

⑤ 在转子动平衡中更有着必不可少、十分重要的作用。

在大机组在线状态检测系统中，如果不设置键相器，就测不出相位，同时许多有价值的振动分析图谱将难以生成，经专业技术处理后显示的某些基本图谱（如频谱图）有时也会因一些客观原因而存在瑕疵。另外，在机器存在两个或两个以上不同转速的轴系时，转速不同的轴系应设置各自独立的键相器。