فهم الاهتزازات الذاتية الإثارة

1. التعريف: ما هو الاهتزاز المثار ذاتيًا؟

الاهتزاز الذاتي الإثارة (المعروف أيضًا باسم الاهتزاز الذاتي أو غير المستقر) هو نوع خطير للغاية من الاهتزازات، حيث تُحفز حركة النظام القوى التي بدورها تُحافظ على تلك الحركة أو تُضخّمها. هذا يُنشئ حلقة تغذية راجعة حيث يمكن أن يزداد الاهتزاز في السعة، أحيانًا إلى مستوى كارثي، دون أي زيادة مقابلة في تردد التأثير الخارجي.

وهذا يختلف اختلافًا جوهريًا عن الاهتزاز القسري، مثل عدم التوازن أو عدم المحاذاةحيث يكون الاهتزاز استجابةً مباشرة لمدخلات دورية محددة (تردد الإجبار). في نظام ذاتي الإثارة، يُنشئ الاهتزاز قوته الدافعة الخاصة.

2. آلية حلقة التغذية الراجعة

يمكن تلخيص آلية الاهتزاز الذاتي على النحو التالي:

1. يوجد نظام (على سبيل المثال، دوار في محمل) في حالة حركة.
2. يسبب اضطراب صغير عشوائي إزاحة طفيفة أو تغييرًا في السرعة.
3. يؤدي هذا التغيير في الحركة إلى تغيير القوى المؤثرة على النظام (على سبيل المثال، ضغط السائل في المحمل أو قوة القطع للأداة).
4. الأمر الحاسم هنا هو أن هذه القوة المتغيرة تعمل بطريقة *تضيف طاقة* إلى النظام، مما يدفع المكون إلى أبعد في الاتجاه الذي كان يسير فيه بالفعل.
5. هذه الحركة المتزايدة تولد قوة أكبر، مما يضيف المزيد من الطاقة، وهكذا.

تتسبب حلقة التغذية الراجعة هذه في نمو الاهتزاز حتى يصبح محدودًا إما باللاخطية في النظام (مثل التوقف المفاجئ) أو يؤدي إلى الفشل.

3. أمثلة شائعة للاهتزازات ذاتية الإثارة

هناك العديد من الظواهر المعروفة في تشخيص الآلات والتي تعد أمثلة كلاسيكية للاهتزازات المثارة ذاتيًا:

• دوامة الزيت وسوط الزيت: من أكثر الأمثلة شيوعًا في الآلات الدوارة: في محمل الدوران ذي الغشاء السائل، يُنشئ العمود الدوار إسفينًا زيتيًا. قد يتسبب أي اضطراب في بدء دوران إسفين الزيت نفسه (الدوران) حول المحمل. يدفع ضغط هذا الإسفين الدوار العمود، مما يُضيف طاقة أكبر إلى الدوران. لا يكون الاهتزاز الناتج بسرعة التشغيل، بل بتردد دون متزامن (عادةً 0.42-0.48X). سرعة الجري).
• الثرثرة في التصنيع: في قطع المعادن (الخراطة أو الطحن)، يحدث اهتزاز عندما تبدأ أداة القطع بالاهتزاز. يتسبب هذا الاهتزاز في اختلاف سمك الشريحة المقطوعة. بدوره، يُسبب هذا الاختلاف في سمك الشريحة تذبذبًا في قوة القطع، ويمكن لهذه القوة المتذبذبة أن تضخ الطاقة مرة أخرى في اهتزاز الأداة، مما يؤدي إلى تصاعده إلى اهتزاز عنيف.
• الرفرفة الديناميكية الهوائية: اهتزاز جناح الطائرة، حيث تُغيّر حركة انحناء الجناح ولفّه شكله الانسيابي. يُغيّر هذا التغيير في الشكل ضغط الهواء بطريقة تُضيف طاقةً إلى حركة الجناح، مما يؤدي إلى عطل كارثي إذا لم يُتحكّم فيه.
• فرك الدوار: حالة يلامس فيها الدوار جزءًا ثابتًا. يمكن للاحتكاك الناتج عن الاحتكاك أن يُسخّن الدوار، مما يُسبب انحناءه. يزيد هذا الانحناء من قوة الاحتكاك، مما يزيد بدوره من الحرارة والانحناء، مما يُنشئ حلقة تغذية راجعة قد تُؤدي إلى نوبة.

4. الخصائص الرئيسية والتشخيص

غالبًا ما يكون للاهتزازات المثارة ذاتيًا خصائص مميزة في FFT spectrum:

• الترددات غير المتزامنة: عادةً لا يكون الاهتزاز مضاعفًا صحيحًا أو متناغمًا لسرعة الجري. يحدث غالبًا عند شبه متزامن تكرار.
• عدم الاستقرار: يمكن أن تكون السعة غير مستقرة للغاية ويمكن أن تنمو بسرعة مع تغييرات صغيرة في ظروف التشغيل (السرعة ودرجة الحرارة والحمل).
• البداية المفاجئة: قد لا يكون الاهتزاز موجودًا على الإطلاق حتى تتجاوز الماكينة سرعة معينة أو عتبة حمل، وفي هذه المرحلة يمكن أن يظهر فجأة وبسعة عالية.

يتضمن تشخيص الاهتزازات المثارة ذاتيًا تحديد هذه القمم غير المتزامنة المميزة وفهم الآليات الفيزيائية التي يمكن أن تسبب مثل هذا عدم الاستقرار في الجهاز المحدد.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي