ما هو الرنين الهيكلي؟ اهتزاز نظام الدعم • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى. ما هو الرنين الهيكلي؟ اهتزاز نظام الدعم • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى.

ما هو الرنين الهيكلي؟ اهتزاز نظام الدعم

نُشر بواسطة admin على

فهم الرنين الهيكلي

التعريف: ما هو الرنين الهيكلي؟

الرنين الهيكلي هي حالة حيث اهتزاز التردد من الآلات الدوارة (مثل 1 × سرعة التشغيل، 2 × من عدم المحاذاة, ، أو تردد مرور الشفرة) يطابق التردد الطبيعي من هيكل الدعم غير الدوار - بما في ذلك إطار الماكينة ولوحة القاعدة،, قواعد, أو الأساسات، أو حتى المنشآت القريبة. عندما يحدث هذا التوافق الترددي،, صدى يقوم بتضخيم الاهتزازات الهيكلية إلى مستويات تتجاوز بكثير ما تتعرض له المكونات الدوارة نفسها.

يُمثل الرنين الهيكلي مشكلةً خاصة، إذ قد يُظهر آلةً متوازنةً جيدًا ومُحاذاةً جيدًا وكأنها تُعاني من مشاكل اهتزازية شديدة. الاهتزاز العالي موجودٌ في الهيكل، ولا يُشير بالضرورة إلى وجود مشاكل في الدوار، ولكن الحركة الهيكلية قد تُؤثر سلبًا على سلوك الدوار وتُسبب أضرارًا ميكانيكية حقيقية مع مرور الوقت.

كيف يحدث الرنين الهيكلي

آلية الرنين

  1. مصدر الإثارة: تولد الآلات الدوارة قوى دورية (من عدم التوازن, (عدم المحاذاة، وما إلى ذلك)
  2. نقل القوة: تنتقل هذه القوى عبر المحامل لدعم الهيكل
  3. مطابقة التردد: إذا كان تردد الإثارة ≈ التردد الطبيعي البنيوي
  4. تراكم الطاقة: يمتص الهيكل الطاقة على مدى دورات متعددة
  5. التضخيم: تتزايد سعة الاهتزاز، وتقتصر فقط على البنية التخميد
  6. التأثير الملحوظ: يهتز الهيكل بسعة أعلى بمقدار 5-50 مرة من سعة القوة المدخلة التي تنتجها عادةً

نطاقات التردد النموذجية

  • أوضاع الأساس: عادةً ما يكون 5-30 هرتزًا للأساسات الصناعية النموذجية
  • أوضاع اللوحة الأساسية: 20-100 هرتز حسب الحجم والبناء
  • أوضاع القاعدة: 30-200 هرتز لدعامات المحامل النموذجية
  • أوضاع الإطار/الغطاء: 50-500 هرتز للألواح والأغطية المعدنية

سيناريوهات الرنين الشائعة

1X رنين سرعة الجري

  • مثال: تعمل الماكينة بسرعة 1800 دورة في الدقيقة (30 هرتز)، والتردد الطبيعي الأساسي 28-32 هرتز
  • الأعراض: اهتزاز عالي جدًا على الرغم من التوازن الجيد
  • تأثير: حتى عدم التوازن المتبقي الصغير يخلق حركة هيكلية كبيرة
  • حل: تغيير صلابة الأساس، أو إضافة التخميد، أو تغيير سرعة التشغيل

رنين 2X (تردد عدم المحاذاة)

  • يؤدي عدم المحاذاة إلى إثارة تردد 2 ×
  • إذا تطابق 2× مع الوضع الهيكلي، يحدث التضخيم
  • قد يتم تشخيص الاهتزاز العالي بشكل خاطئ على أنه اختلال شديد في المحاذاة
  • يساعد تحسين المحاذاة ولكنه لا يزيل الرنين

رنين التردد المار بالشفرة/الريشة

  • المراوح والمضخات والتوربينات تولد تردد مرور الشفرات (N × RPM، حيث N = عدد الشفرات)
  • غالبًا في نطاق 50-500 هرتز
  • يمكن إثارة الأوضاع الهيكلية في نطاق التردد هذا
  • خشخشة أو طنين عالي التردد

التعريف التشخيصي

أعراض الرنين الهيكلي

  • الاهتزاز غير المتناسب: اهتزاز الهيكل أعلى بكثير من اهتزاز المحمل
  • نطاق السرعة الضيق: اهتزاز عالي فقط عند سرعة محددة (±5-10%)
  • الاعتماد الاتجاهي: شديد في اتجاه واحد، طفيف في الاتجاه العمودي (يتوافق مع شكل الوضع)
  • الاعتماد على الموقع: يختلف الاهتزاز بشكل كبير على سطح الهيكل (العقد المضادة مقابل العقد)
  • تأثير المحمل الأدنى: قد تظهر المحامل والدوار اهتزازات مقبولة أثناء الهيكل الشديد

الاختبارات التشخيصية

1. اختبار التأثير (اختبار الصدمة)

  • هيكل الضرب بالمطرقة، قياس الاستجابة
  • يحدد جميع الترددات الطبيعية البنيوية
  • مقارنة بترددات تشغيل الآلة
  • الاختبار الأكثر دقة للرنين الهيكلي

2. مقارنة موقع القياس

  • قياس الاهتزاز عند غلاف المحمل (بالقرب من المصدر)
  • القياس عند قاعدة التمثال، ولوحة القاعدة، والأساس
  • إذا كان الاهتزاز الهيكلي >> اهتزاز المحمل، يشير إلى الرنين الهيكلي
  • قابلية النقل > 2-3 تشير إلى تضخيم الرنين

3. شكل انحراف التشغيل (ODS)

  • قياس الاهتزاز في نقاط متعددة على الهيكل في وقت واحد
  • إنشاء تصور متحرك للحركة الهيكلية
  • يكشف عن الوضع الهيكلي النشط
  • يحدد العقد والعقد المضادة

الحلول والتخفيف

فصل التردد

تغيير سرعة التشغيل

  • إذا كانت المعدات ذات السرعة المتغيرة، قم بتشغيلها بعيدًا عن الرنين
  • تغيير أحجام بكرات المحرك لضبط السرعة
  • استخدم VFD لتحديد السرعة غير الرنانة
  • قد لا يكون عمليًا إذا تم تحديد السرعة من خلال متطلبات العملية

تعديل التردد الطبيعي الهيكلي

  • إضافة الكتلة: يخفض التردد الطبيعي (f ∝ 1/√m)
  • إضافة صلابة: يرفع التردد الطبيعي (f ∝ √k)
  • إزالة المواد: في بعض الحالات، يمكن أن يؤدي تقليل الكتلة إلى تحويل الرنين
  • التعديل الهيكلي: إضافة الدعامات أو الحشوات أو التعزيزات

إضافة التخميد

تخميد الطبقة المقيدة

  • مادة التخميد اللزجة المرنة الملتصقة بالهيكل
  • فعالة للألواح والإطارات المعدنية
  • يقلل من سعة ذروة الرنين
  • معالجات التخميد المتوفرة تجاريا

مخمدات الكتلة المضبوطة

  • إضافة نظام كتلة زنبركية ثانوي مضبوط على التردد الإشكالي
  • يمتص الطاقة ويقلل من اهتزاز الهيكل الرئيسي
  • فعالة ولكنها تتطلب تصميمًا وضبطًا دقيقًا

مواد التخميد الهيكلي

  • وسادات مطاطية أو عوازل في مواقع استراتيجية
  • مركبات التخميد المطبقة على الأسطح
  • مخمدات الاحتكاك عند المفاصل

عزل

  • تركيب عوازل الاهتزاز بين الماكينة والأساس
  • يفصل اهتزاز الآلة عن الهيكل
  • فعال إذا كان العازل ذو تردد طبيعي < 0.5× تردد الإثارة
  • يتطلب تصميمًا دقيقًا لتجنب إنشاء مشاكل رنين جديدة

تقليل الإثارة

  • يحسن جودة التوازن لتقليل الإثارة بمقدار 1×
  • محاذاة دقيقة لتقليل الإثارة بمقدار 2 ×
  • إصلاح المشاكل الميكانيكية عن طريق تقليل سعة القوة
  • يقلل الأعراض ولكن لا يزيل إمكانية الرنين

الوقاية في التصميم

معايير تصميم الأساس

  • التردد الطبيعي الأساسي > 2 × أقصى تردد تشغيل (تجنب الرنين أعلى من ذلك)
  • أو < 0.5× الحد الأدنى لتردد التشغيل (الأساس المعزول)
  • تجنب النطاق 0.5-2.0 حيث من المحتمل حدوث الرنين
  • تضمين التحليل الديناميكي في مرحلة التصميم

التصميم الهيكلي

  • تصميم لتحقيق صلابة كافية بالنسبة لترددات القوة
  • تجنب الهياكل ذات التحميل الخفيف المعرضة للرنين
  • استخدم الضلوع والحشوات لزيادة التردد
  • خذ بعين الاعتبار إضافة التخميد المتأصل (المواد المركبة، والمفاصل ذات الاحتكاك)

يمكن للرنين الهيكلي أن يحوّل مصادر الاهتزازات البسيطة إلى مشاكل كبيرة من خلال تأثيرات التضخيم. يُعدّ تحديد الرنين الهيكلي من خلال اختبارات التصادم والقياسات التشغيلية، إلى جانب استراتيجيات التخفيف المناسبة، أمرًا أساسيًا لتحقيق مستويات اهتزاز مقبولة في المنشآت التي تؤثر فيها الديناميكيات الهيكلية بشكل كبير على سلوك الاهتزاز الكلي للآلات.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

فئات:
واتساب