الضرب في تحليل الاهتزازات: الأسباب والتعريف

التعريف: ما هي نبضة الاهتزاز؟

في سياق تحليل الاهتزاز، أ يهزم أو الضرب ظاهرة مميزة تتميز بارتفاع وانخفاض دوري في سعة إشارة الاهتزاز. يحدث هذا التعديل عندما تتواجد إشارتا اهتزاز منفصلتان بترددات متقاربة جدًا، ولكن غير متطابقة، في الوقت نفسه، وتتحدان مع بعضهما البعض. يبدو شكل الموجة الزمنية الناتجة كموجة جيبية واحدة، تتزايد سعتها وتتناقص ببطء في نمط إيقاعي.

الفيزياء وراء الضرب

الخفقان نتيجة تداخل بنّاء وهدّام. عندما تصطفّ قمم موجتي الاهتزاز (متوافقة في الطور)، تتراكم سعاتهما، مما ينتج عنه سعة إجمالية أكبر. عندما تصطفّ قمة إحدى الموجتين مع قاع الأخرى (خارج الطور)، تلغي إحداهما الأخرى، مما ينتج عنه سعة إجمالية أقل. هذه الدورة المستمرة من التعزيز والإلغاء تُنتج نمطًا صوتيًا واهتزازيًا مميزًا يُعرف بـ"الخفقان" أو "التغريد".

تردد هذا التعديل السعة، المعروف باسم تردد النبض، يساوي الفرق المطلق بين ترددي المصدرين.

تردد النبض = |التردد 1 – التردد 2|

على سبيل المثال، إذا كانت آلتان تُولّدان اهتزازات بترددين ٢٩.٥ هرتز و٣٠.٥ هرتز، فسيكون تردد النبض الناتج |٢٩.٥ – ٣٠.٥| = ١.٠ هرتز. هذا يعني أن سعة الاهتزاز الكلية سترتفع وتنخفض مرة كل ثانية.

الأسباب الشائعة للضرب في الآلات الصناعية

يُعد وجود تردد نبضي دليلاً تشخيصياً قيّماً، إذ يُشير إلى وجود ترددين متقاربين. من المصادر الشائعة في البيئات الصناعية:

• آلات متعددة على هيكل مشترك: المثال الأبرز هو وجود مضختين أو مروحتين بتصميمين متطابقين تعملان على نفس المنصة أو نظام الأنابيب. إذا كانت سرعتا تشغيلهما مختلفتين قليلاً (مثلاً ١٧٨٠ دورة في الدقيقة و١٧٨٥ دورة في الدقيقة)، فسينتج عنهما نبض منخفض التردد.
• المحركات الكهربائية: يمكن أن يحدث الخفقان بين التردد الدوراني للمحرك والتردد الكهربائي، مثل تردد مرور القطب في المحرك الحثي.
• المضخات أو الضواغط متعددة المراحل: التفاعل بين المراحل المختلفة التي تعمل بسرعات فعالة مختلفة قليلاً.
• علب التروس: التفاعل بين شبكتي تروس لهما عدد مماثل من الأسنان.
• النبضات الهيدروليكية أو الديناميكية الهوائية: التفاعل بين مصدرين مختلفين للاضطراب المرتبط بالتدفق.

كيفية التعرف على الضرب في بيانات الاهتزاز

تحليل شكل الموجة الزمنية

شكل الموجة الزمنية هو الطريقة الأكثر مباشرة لرصد النبض. تُظهر الإشارة نمطًا واضحًا ومتكررًا لتعديل السعة. الفترة الزمنية بين قمتين متتاليتين (أو قاعين) للسعة هي فترة تردد النبض.

تحليل طيف التردد (FFT)

في طيف التردد، ستظهر النبضة على شكل قمتان متميزتان تقعان بالقرب من بعضهما البعضقد لا يكون لدى تحويل فورييه السريع القياسي دقة كافية لفصلهما، مما يجعلهما يظهران كذروة واحدة عريضة. لتشخيص النبضة بدقة، يجب على المحلل استخدام تحويل فورييه سريع عالي الدقة (عن طريق زيادة عدد الخطوط الطيفية). سيؤدي هذا إلى تحديد مُكوّني التردد المُنفردين المُسببين للنبضة بوضوح.

هل الضرب مشكلة؟

الضرب بحد ذاته ليس عيبًا، بل هو عرضٌ لتفاعل الترددات. ومع ذلك، قد يُسبب مشاكل:

• الضوضاء المزعجة: يمكن أن يكون الصوت المرتفع والمنخفض أكثر وضوحًا وإزعاجًا للموظفين من الضوضاء المستمرة.
• مخاوف بشأن سعة الذروة: يمكن أن يكون الحد الأقصى للسعة خلال مرحلة التداخل البنّاء ضعف سعة الإشارات الفردية تقريبًا. قد يتجاوز هذا المستوى الأقصى حدود الإنذار أو يُسبب ضغطًا مفرطًا على المكونات، حتى لو كان متوسط الاهتزاز مقبولًا.
• إخفاء القضايا الأخرى: يمكن أن تؤدي الإشارة المتقلبة في بعض الأحيان إلى صعوبة تحديد مشكلات الاهتزاز الأساسية الأخرى.

يتضمن حل مشكلة الإيقاع عادةً تحديد ترددي المصدر ومحاولة تغيير سرعة أحد الأجهزة أو إدخال التخميد للتخفيف من ذروات السعة.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي