Məcburi vibrasiyanı başa düşmək
Tərif: Məcburi vibrasiya nədir?
Məcburi vibrasiya mexaniki sistemə tətbiq olunan xarici dövri qüvvənin yaratdığı salınım hərəkətidir. Vibrasiya tətbiq edilən qüvvənin tezliyində (məcburi tezlik) baş verir və amplituda məcburetmə funksiyasının böyüklüyünə mütənasibdir və sistemin bu tezlikdə hərəkətə qarşı müqaviməti ilə tərs mütənasibdir. Ən çox vibrasiya fırlanan maşınlarda məcburi vibrasiya, o cümlədən ümumi məcburi mənbələr balanssızlıq (fırlanan mərkəzdənqaçma qüvvəsi), yanlış hizalanma (birləşdirmə qüvvələri) və aerodinamik/hidravlik pulsasiyalar.
Məcburi vibrasiya əsaslı şəkildə fərqlidir öz-özünə həyəcanlanan vibrasiya (sistemin özünün davamlı salınımını yaratdığı yerdə) və sərbəst vibrasiya (impulsdan sonra keçici reaksiya). Məcburi vibrasiya prinsiplərini başa düşmək vacibdir, çünki o, vibrasiya amplitüdünün nasazlığın şiddəti ilə necə əlaqəli olduğunu və sistem reaksiyasının məcburi azaldılması və ya dəyişdirilməsi ilə vibrasiyanın necə idarə oluna biləcəyini izah edir.
Məcburi vibrasiyanın xüsusiyyətləri
Tezlik Uyğunluğu
- Vibrasiya tezliyi məcburi tezliyə bərabərdir
- 30 Hz-də məcbur edilirsə, 30 Hz-də vibrasiya
- Təbii tezlikdə baş verən öz-özünə həyəcanlı vibrasiyadan fərqli olaraq
- Mənbəyə əsaslanan proqnozlaşdırıla bilən tezlik
Amplituda proporsionallığı
- Vibrasiya amplitudası məcburi böyüklüyünə mütənasibdir
- Gücü ikiqat artırın → vibrasiyanı ikiqat artırın (xətti sistem)
- Məcburi aradan qaldırın → vibrasiya dayanır
- Gücün azaldılması ilə idarə oluna bilər
Faza əlaqəsi
- Mütləq faza güc və reaksiya arasında əlaqə
- Faza təbii tezliyə nisbətən tezlikdən asılıdır
- Rezonansın altında: güclə fazada vibrasiya
- Rezonansda: 90° faza geriliyi
- Rezonansdan yuxarı: 180° faza gecikməsi
Sabitlik
- Sistem sabitdir - vibrasiya məhduddur
- Sərhədsiz böyüməz
- Amplituda məcbur və sistem reaksiyası ilə məhdudlaşır
- Qeyri-sabit öz-özünə həyəcanlı vibrasiya ilə ziddiyyət təşkil edir
Maşınlarda ümumi məcburetmə funksiyaları
1. Balanssızlıq (1× Məcbur etmə)
- Güc: Kütləvi ekssentriklikdən fırlanan mərkəzdənqaçma qüvvəsi
- Tezlik: Hər bir dövrədə bir dəfə (1 × mil sürəti)
- Böyüklük: F = m × r × ω² (sürətin kvadratına mütənasib)
- Ən ümumi: Əksər fırlanan avadanlıqlarda əsas vibrasiya mənbəyi
2. Yanlış düzülmə (2× Məcbur etmə)
- Güc: Bucaq/paralel ofsetdən birləşmə qüvvələri
- Tezlik: Hər bir dövrədə iki dəfə (2 × mil sürəti)
- Xarakterik: Yüksək eksenel komponent
3. Aerodinamik/Hidravlik (Bıçaq/Qalxma)
- Güc: Bıçaq-stator qarşılıqlı təsirindən təzyiq pulsasiyası
- Tezlik: Bıçaqların sayı × mil sürəti
- Nümunələr: Fanlar, nasoslar, kompressorlar
4. Ötürücü Mesh Qüvvələri
- Güc: Periyodik yüklənmə yaradan dişlərin bağlanması
- Tezlik: Dişlərin sayı × mil sürəti
- Böyüklük: Ötürülən fırlanma momenti və diş keyfiyyəti ilə əlaqədardır
5. Elektromaqnit Qüvvələr
- Güc: Mühərriklərdə/generatorlarda maqnit sahəsinin pulsasiyası
- Tezlik: 2× xətt tezliyi (120/100 Hz)
- Müstəqil: Mexanik sürət (asinxron məcbur)
Zorlamaya cavab: Sistem Davranışı
Təbii Tezlikdən Aşağı (Sərtliyə Nəzarət Edilir)
- Vibrasiya amplitüdü ≈ Qüvvə / Sərtlik
- Zorlama ilə mərhələli cavab
- Sürətdən asılı qüvvələr üçün amplituda sürətlə artır
- Ən sərt rotorlar üçün tipik əməliyyat bölgəsi
Təbii Tezlikdə (Rezonans)
- Vibrasiya amplitüdü ≈ Qüvvət / (Sönüm × Təbii Tezlik)
- Q-faktoru ilə gücləndirilmiş amplituda (adətən 10-50×)
- 90° faza gecikməsi
- Kiçik qüvvələr böyük vibrasiya yaradır
- Damping yalnız məhdudlaşdırıcı amildir
Təbii Tezlikdən yuxarı (Kütlə ilə idarə olunan)
- Vibrasiya amplitudu ≈ Qüvvət / (Kütlə × Tezlik²)
- 180° faza gecikməsi (güc istiqamətinə əks vibrasiya)
- Artan tezliklə amplituda azalır
- Kritik sürətlərdən yuxarı olan çevik rotorlar üçün iş bölgəsi
Məcburi vibrasiya digər növlərə qarşı
Məcburi və Sərbəst Vibrasiya
- Məcburi: Davamlı məcburetmə, davamlı vibrasiya, məcburi tezlikdə
- Pulsuz: İmpuls reaksiyası, vibrasiya təbii tezlikdə azalır
- Misal: Bump testi sərbəst vibrasiya yaradır; işləyən maşın məcburi vibrasiya yaradır
Məcburi və Öz-özünə Həyəcanlı Vibrasiya
- Məcburi: Xarici qüvvə, qüvvəyə mütənasib amplituda, sabit
- Öz-özünə həyəcanlı: Daxili enerji mənbəyi, amplituda qeyri-xətti ilə məhdudlaşır, qeyri-sabitdir
- Nümunələr: Balans pozulur; yağ burulğanı öz-özünə həyəcanlıdır
Nəzarət və təsirin azaldılması
Məcburiyyəti azaldın
- Balancing: Birbaşa balanssızlıq məcburiyyətini azaldır
- Alignment: Yanlış hizalanma qüvvələrini azaldır
- Təmir qüsurları: Qüvvələr yaradan mexaniki problemləri həll edin
- Ən təsirli: Məcburiyyət mənbəyini aradan qaldırın və ya minimuma endirin
Sistem cavabını dəyişdirin
- Sərtliyi dəyişdirin: Təbii tezlikləri məcburi tezliklərdən uzaqlaşdırın
- Damping əlavə edin: Rezonans gücləndirilməsini azaldın
- Kütləni dəyişdirin: Təbii tezlikləri dəyişdirin
- İzolə: Quruluşa güc ötürülməsini azaldın
Rezonansdan çəkinin
- Məcburi tezliklərin təbii tezliklərə uyğun gəlmədiyinə əmin olun
- Ayırma marjası adətən ±20-30%
- Təsdiq etmək üçün dizayn mərhələsinin təhlili
- Rezonans qaçınılmaz olduqda sürət məhdudiyyətləri
Praktik əhəmiyyəti
Maşın Vibrasiyasının əksəriyyəti Məcburidir
- Balanssızlıq, yanlış hizalanma, dişli şəbəkə - bütün məcburi vibrasiya
- Məcburi azalma vasitəsilə proqnozlaşdırıla bilən və idarə oluna bilən
- Standart baxım tədbirləri (balans, hizalama) ünvan məcburi
Diaqnostik yanaşma
- Spektrdən məcburi tezliyi müəyyən edin
- Məlum məcburi mənbələrə uyğunluq (1×, 2×, dişli şəbəkə və s.)
- Məcburi mənbəni diaqnoz edin
- Müvafiq texniki xidmət vasitəsilə məcburiyyəti azaldın
Məcburi vibrasiya fırlanan maşınlarda sistemə təsir edən xarici dövri qüvvələrdən yaranan əsas vibrasiya növüdür. Məcburi vibrasiya prinsiplərini başa düşmək - tezlik uyğunluğu, amplituda mütənasiblik və cavab xüsusiyyətləri - vibrasiya mənbələrinin düzgün diaqnostikasına, müvafiq düzəldici tədbirlərə (məcburi azalma və ya rezonansdan yayınma yolu ilə vibrasiyanı minimuma endirən strategiyaların hazırlanmasına imkan verir.