Tərif: Təbii Tezlik nədir?

Tez cavab

Təbii tezlik mexaniki sistemin tarazlıqdan kənarlaşdırıldıqdan sonra sərbəst şəkildə rəqs etmə tezliyidir. Sistemin kütlə and sərtlik: fn = (1/2π) × √(k/m), burada k sərtlik (N/m) və m kütlə (kq)-dır. Xarici qüvvə tezliyi təbii tezliyə uyğun gəldikdə, rezonans baş verir — vibrasiya amplitudası 10-50 dəfə arta və fəlakətli nasazlığa səbəb ola bilər. Fırlanan maşınlarda, kritik sürət (RPM) = fn × 60. Sürətli sahə qiymətləndirməsi statik əyilmədən istifadə edir: fn ≈ 15.76 / √δmm.

A təbii tezlik fiziki cismin və ya sistemin tarazlıq vəziyyətindən təsirləndikdə salınacağı və sonra heç bir xarici hərəkətverici qüvvə olmadan sərbəst titrəməsinə icazə veriləcəyi xüsusi tezlikdir. Bu, tamamilə fiziki xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilən obyektin daxili, fundamental xüsusiyyətidir - əsasən onun kütlə (ətalət) və onun sərtlik (elastiklik). Gitara simindən körpü aralığına və maşının dayaq dayağına qədər hər bir fiziki cisim bir və ya daha çox təbii tezlikə malikdir.

Təbii tezliklər bəzən adlanır öz tezlikləri (almanca "eigen" sözündən, "öz" və ya "xarakterik" mənasını verir) və müvafiq vibrasiya nümunələri adlanır rejim formaları or öz rejimləri. Maşın bazası kimi mürəkkəb bir quruluş yüzlərlə təbii tezlikə malik ola bilər ki, bunların hər biri özünəməxsus deformasiya nümunəsi ilə əlaqələndirilir - əyilmə, burulma, nəfəs alma, yellənmə və s.

Vibrasiya Analizində Təbii Tezlik Niyə Vacibdir

Fırlanan maşınlarda vibrasiya problemləri tez-tez həddindən artıq həyəcan qüvvələrindən (məsələn, balanssızlıq) deyil, həyəcanlanma tezliyinin struktur təbii tezliyə uyğun gəlməsindən qaynaqlanır. Maşın struktur rezonansda və ya ona yaxın işləyirsə, tamamilə məqbul miqdarda balanssızlıq dağıdıcı vibrasiyaya səbəb ola bilər. Buna görə də, izah olunmayan yüksək vibrasiyanı araşdırarkən təbii tezliklərin müəyyən edilməsi ən vacib diaqnostik addımlardan biridir.

Kütlə, Sərtlik və Təbii Tezlik Arasındakı Əlaqə

Kütlə, sərtlik və təbii tezlik arasındakı fundamental əlaqə vibrasiya mühəndisliyində ən vacib anlayışlardan biridir. Həm intuitiv, həm də riyazi cəhətdən dəqiqdir.

Intuitiv Anlama

  • Sərtlik (k): Daha sərt bir cismin a var daha yüksək təbii tezlik. Gitara simini düşünün: simi sıxmaq (gərginlik/sərtliyin artması) səsin tonu (tezliyi) artırır. Qalın polad şüa eyni uzunluqdakı nazik alüminium zolaqdan daha yüksək tezlikdə titrəyir.
  • Kütlə (m): Daha böyük bir obyektin a aşağı təbii tezlik. Masanın kənarından uzanan bir xətkeşi təsəvvür edin: daha uzun və ağır xətkeş daha qısa və yüngül xətkeşdən daha yavaş (aşağı tezlikli) rəqs edir. Bir quruluşa ağırlıq əlavə etmək həmişə onun təbii tezliklərini azaldır.

Əsas Formula

Sadə tək dərəcəli sərbəstlik (SDOF) sistemi üçün — yayla bağlı kütlə üçün — sönməmiş təbii tezlik belədir:

Söndürülməmiş Təbii Tezlik
fn = (1 / 2π) × √(k / m)
fn Hz ilə, k N/m ilə, m kq ilə. Həmçinin: ωn = √(k/m) rad/s ilə

Bu formulun dərin praktik əhəmiyyəti var:

  • Kimə artırmaq fn 2x artırsanız, sərtliyi 4x artırmalısınız (kvadrat kök səbəbindən) və ya kütləni 4x azaltmalısınız
  • Kimə azalma fn 2x artırsanız, sərtliyi 4x azaltmalı və ya kütləni 4x artırmalısınız
  • Sərtlik və kütlədə dəyişikliklər var azalan gəlirlər: f-in hər ikiqat artmasın parametrdə 4 dəfə dəyişiklik tələb olunur

Statik Sapma Qısayolu

Vibrasiya mühəndisliyində ən faydalı praktik düsturlardan biri təbii tezliyi cazibə qüvvəsi altında statik əyilmə ilə birbaşa əlaqələndirir:

Statik Sapmadan Təbii Tezlik
fn = (1 / 2π) × √(g / δ) ≈ 15,76 / √δ
fn Hz ilə, δ mm ilə, g = 9810 mm/s². Tez qiymətləndirmələr üçün çox əlverişlidir!

Bu, olduqca faydalıdır, çünki statik əyilməni ölçmək və ya qiymətləndirmək çox vaxt asandır: sadəcə bir konstruksiyanın maşının çəkisi altında nə qədər əyildiyini ölçün. Dəstəklərində 1 mm əyilən bir maşının şaquli təbii tezliyi təxminən 15,8 Hz (948 RPM)-dir. 0,25 mm əyilən bir maşının f-si var.n ≈ 31.5 Hz (1890 dövr/dəq).

Tez Sahə Qiymətləndirməsi

Cihazlar olmadan tez bir təbii tezlik qiymətləndirməsinə ehtiyacınız varmı? Maşının yataq korpusunun altına bir siferblat göstəricisi qoyun və maşın çəkisi tətbiq edildikdə (məsələn, quraşdırma zamanı) statik əyilməni müşahidə edin. f düsturun ≈ 15.76/√δmm fundamental şaquli təbii tezliyin olduqca yaxşı ilk təxmini göstəricisini verir.

Birdən çox Azadlıq Dərəcəsi

Real strukturlar sadə SDOF sistemləri deyil — onlar paylanmış sərtlik vasitəsilə bir-birinə bağlı olan bir çox kütləyə malikdir və bu da bir çox təbii tezliklərin yaranmasına səbəb olur. Elastik dayaqlar üzərindəki sadə sərt cismin altı sərbəstlik dərəcəsinə uyğun altı təbii tezliyi var: üç translyasiya (şaquli, yan, ox) və üç fırlanma (dilimləmə, addımlama, çəpgözlük). Çevik strukturun sonsuz sayda rejimi var, baxmayaraq ki, adətən yalnız ən aşağı bir neçəsi praktik əhəmiyyət kəsb edir.

Əsas prinsip budur: təbii tezliklərin sayı modeldəki sərbəstlik dərəcələrinin sayına bərabərdir. 10 toplu kütlə ilə modelləşdirilmiş sadə bir şüanın 10 təbii tezliyi var; 10.000 düyünlü sonlu element modelinin 30.000 (hər düyün üçün 3 DOF) təbii tezliyi var, baxmayaraq ki, maraq doğuran tezlik diapazonunda yalnız bir neçə onlarla ola bilər.

Söndürmənin Təsiri

Real sistemlərdə həmişə müəyyən dərəcədə amortizasiya olur — sürtünmə, material histerezisi, ətrafdakı quruluşa şüalanma, maye müqaviməti və s.. Amortizasiyanın iki təsiri var:

  • Həqiqi rezonans tezliyini bir qədər azaldır: Söndürülmüş təbii tezlik f-dird = fn × √(1 − ζ²), burada ζ sönmə nisbətidir. Tipik mexaniki strukturlar üçün (ζ = 0.01–0.05) bu təsir əhəmiyyətsizdir — 0.1% azalmasından azdır.
  • Rezonansda amplituda məhdudlaşdırır: Söndürmə olmadan, rezonans amplitudası nəzəri olaraq sonsuz olardı. Rezonansda gücləndirmə əmsalı Q (keyfiyyət əmsalı) təxminən Q = 1/(2ζ)-dır. ζ = 0.02 olan yüngül sönmüş bir quruluş üçün Q = 25 — yəni rezonansda vibrasiya amplitudası rezonansdan uzaq olacağından 25 dəfə çoxdur. Buna görə də hətta kiçik miqdarda balanssızlıq belə kritik sürətlərdə böyük vibrasiya yarada bilər.

Təbii Tezlik və Rezonans: Kritik Əlaqə

Təbii tezlik anlayışı, xüsusən də fenomeni ilə birbaşa əlaqəsi olduğuna görə mühəndislikdə çox vacibdir. rezonans.

Rezonans nədir?

Rezonans, sistemə təbii tezliklərindən birinə bərabər və ya çox yaxın bir tezlikdə dövri xarici qüvvə tətbiq edildikdə baş verir. Bu baş verdikdə, sistem xarici qüvvədən enerjini maksimum səmərəliliklə udur və bu da vibrasiya amplitudasının kəskin şəkildə artmasına səbəb olur. Məcburetmə funksiyasının hər dövrü, sistemin təbii salınımı ilə tam sinxronizasiya şəklində sistemə enerji əlavə edir və amplituda dövrəsini bir-bir qurur, ta ki ya sönmə daha da böyüməni məhdudlaşdırır, ya da struktur sıradan çıxır.

Gücləndirmə Faktoru

Rezonansda titrəmənin böyüdülməsi sistemin sönməsindən çox asılıdır. Dinamik böyütmə əmsalı (DMF), eyni qüvvənin yaratdığı statik əyilmə ilə müqayisədə dinamik cavabın nə qədər böyük olduğunu təsvir edir:

Dinamik Böyütmə Faktoru
DMF = 1 / √[(1 − r²)² + (2ζr)²]
r = fməcbur etmək/fn (tezlik nisbəti), ζ = sönmə nisbəti. r = 1 olduqda: DMF ≈ 1/(2ζ)
Damping nisbəti (ζ) Tipik Sistem Q Faktoru (≈ 1/2ζ) Rezonansda gücləndirmə
0.005 Qaynaqlanmış polad konstruksiya, sönməmiş 100 100× statik əyilmə
0.01 Polad çərçivə, boltlu birləşmələr 50 50× statik əyilmə
0.02 Tipik maşın quruluşu 25 25× statik əyilmə
0.05 Beton təməl, boltlu birləşmələr 10 10× statik əyilmə
0.10 Rezinlə bərkidilmiş, yaxşı nəmləndirilmiş 5 5× statik əyilmə
0.20 Yüksək dərəcədə nəmləndirilmiş (özlülüklü damper) 2.5 2.5× statik əyilmə

Rezonans niyə təhlükəlidir

Rezonans xüsusilə təhlükəlidir, çünki vibrasiya amplitudası yalnız məcburetmə böyüklüyünə əsasən gözləniləndən 10-100 dəfə böyük ola bilər. Qeyri-rezonans sürətində 1 mm/s vibrasiya yaradan 50 µm qeyri-balans eksentrisitetə malik rotor rezonansda 25-50 mm/s vibrasiya yarada bilər ki, bu da yatakları, yorğunluq boltlarını, çatlamış qaynaqları məhv etməyə və kaskad avadanlığının sıradan çıxmasına səbəb olmağa kifayətdir.

Tarixi Nümunə — Tacoma Daralır Körpüsü (1940)

Tacoma Darrows Körpüsünün çökməsi mühəndislik tarixində rezonansın ən dramatik nümayişlərindən biri olaraq qalır. Körpünün burulma təbii tezliyinə yaxın tezlikdə külək qüvvələri körpü göyərtəsinin artan amplituda ilə salınmasına səbəb oldu, ta ki struktur dağılması baş verənə qədər. Hadisə körpü mühəndisliyində fundamental dəyişikliklərə səbəb oldu və dünyanın hər bir struktur dinamikası kursunda öyrənilir. Müasir mühəndislər strukturların əvvəlcədən görünən həyəcanlanma tezliklərindən uzaq şəkildə layihələndirilməsini təmin etmək üçün müntəzəm olaraq modal analiz aparırlar.

Fırlanan Maşınların Kritik Sürətləri

Fırlanan maşınlarda təbii tezliyin ən vacib təzahürüdür kritik sürət — valın fırlanma tezliyinin (1× RPM) rotorlu dayaq sisteminin təbii tezliyi ilə üst-üstə düşdüyü fırlanma sürəti. Maşın kritik sürətlə işləyərkən, 1× balanssızlıq qüvvəsi təbii tezliyi həyəcanlandırır və şiddətli rezonans vibrasiyasına səbəb olur.

Kritik Sürətlərin Növləri

  • Sərt bədən kritikləri: Valın sürəti rotorun yatak dayaqlarındakı təbii tezliyinə uyğun gəldikdə, valın özü əsasən düz qaldıqda baş verir. Bunlar adətən birinci və ikinci kritiklərdir (sıçrayış və sükan rejimləri) və daha aşağı sürətlərdə baş verir. Sərt cisim kritikləri yatak sərtliyini və ya dayaq strukturunun kütləsini dəyişdirməklə dəyişdirilə bilər.
  • Çevik rotor kritikləri (əyilmə kritikləri): Bu, valın sürəti valın əyilmə deformasiyası ilə əlaqəli təbii tezliyə uyğun gəldikdə baş verir. İlk əyilmə kritik halı adətən valın yarımsinus formasına əyilməsi ilə əlaqədardır. Bunlar daha təhlükəlidir, çünki onlar valın orta hissəsində böyük əyilmələrə səbəb olur və yalnız yastıq dəyişiklikləri ilə idarə oluna bilməz - valın həndəsəsinin özü dəyişdirilməlidir.

Ayrılma Marjası

Sənaye standartları (məsələn, API 610, API 617) minimum tələb edir ayırma həddi işləmə sürəti ilə kritik sürətlər arasında:

  • API tipik tələbi: İşləmə sürəti istənilən yan kritik sürətdən (söndürülməmiş) ən azı 15–20% uzaqlıqda olmalıdır.
  • Ümumi yaxşı təcrübə: Minimum 20% marjası hesab olunur; vacib avadanlıqlar üçün 30% üstünlük təşkil edir
  • VFD ilə idarə olunan avadanlıqlar: Dəyişkən tezlikli ötürücülər işləmə sürətini dəyişdirir və potensial olaraq kritik dəyərlərdən keçir. Bütün işləmə diapazonu yoxlanılmalı və diapazondakı kritik dəyərlər müəyyən edilməli və xaric edilməli, yaxud sürətli keçid proqramlaşdırılmalıdır.
Sahə Balanslaşdırması üçün Praktik Təsir

Kritik sürətə yaxın (lakin təhlükəsiz şəkildə yuxarıda) işləyən bir maşını sahə balanslaşdırarkən, balanssızlıq və vibrasiya reaksiyası arasındakı faz əlaqəsi "rezonansdan aşağı" bir maşın üçün gözləniləndən fərqlənəcək. Vibrasiya siqnalı faza daxilində deyil, ağır nöqtədən 90-180° irəlidə ola bilər. Yaxşı. tarazlama avadanlığı Bunu sınaq çəkisi cavab ölçməsi vasitəsilə avtomatik olaraq idarə edir, lakin analitik kritik əməliyyatın sadə vektor analizini çətinləşdirdiyini bilməlidir.

Təbii Tezliklər Necə Müəyyən Edilir?

Maşının və ya konstruksiyanın təbii tezliklərini müəyyən etmək əsas diaqnostik bacarıqdır. Sadədən mürəkkəbə qədər bir neçə üsul mövcuddur:

1. Zərbə Sınaqı (Təpər Testi)

Struktur təbii tezliklərin müəyyən edilməsi üçün ən geniş yayılmış və praktik eksperimental metod. Prosedura maşına və ya konstruksiyaya zərbə vurmağı əhatə edir (hərçənd ki, o... deyil (İşləmə) alətli zərbə çəkici ilə və yaranan vibrasiyanı akselerometrlə ölçməklə həyata keçirilir. Çəkic zərbəsi eyni vaxtda geniş tezlik diapazonunda enerji daxil edir və struktur təbii olaraq öz təbii tezliklərində "zəng edir" və nəticədə yaranan FFT spektrində aydın piklər yaradır.

Praktik Prosedur

Avadanlıqları hazırlayın

Maraq nöqtəsindəki konstruksiyaya akselerometr quraşdırın (adətən dayaq korpusu və ya dayaq konstruksiyası). Zərbə testi üçün konfiqurasiya edilmiş FFT analizatoruna və ya məlumat toplayıcısına qoşun (zaman domeni tetikleyicisi, uyğun tezlik diapazonu, adətən struktur rezonansları üçün 0–1000 Hz).

Çəkic Ucunu Seçin

Müxtəlif sərtliyə malik zərbə çəkic ucluqları müxtəlif tezlik diapazonlarını həyəcanlandırır. Yumşaq rezin ucluqlar 0–200 Hs; orta plastik ucluqlar 0–500 Hs; sərt polad ucluqlar 0–5000 Hs həyəcanlandırır. Xüsusi sınaq üçün maraq doğuran tezlik diapazonunu əhatə edən ucluğu seçin.

Zərbə vur və qeyd et

Konstruksiyaya tək, təmiz bir zərbə ilə möhkəm vurun. İkiqat zərbələrdən (sıçrayışlardan) çəkinin. Analizator zərbəni və nəticədə yaranan sərbəst vibrasiyanın azalmasını göstərən zaman dalğası formasını tutmalıdır. Bu reaksiyanın FFT-si təbii tezlikləri piklər kimi göstərir.

Orta Çoxlu Xit

Siqnal-səs-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq və ardıcıllığı təsdiqləmək üçün 3-5 ortalama götürün. Tezlik Cavabı Funksiyası (FRF) vuruşlar arasında əhəmiyyətli dərəcədə dəyişirsə, ikiqat vuruşlar, zəif akselerometr quraşdırılması və ya dəyişən sərhəd şərtlərini yoxlayın.

Təbii Tezlikləri Müəyyən Edin

Təbii tezliklər FRF böyüklük qrafikində piklər kimi görünür. Faza qrafikindən (təbii tezliklər 180° faza sürüşməsini göstərir) və koherentlik funksiyasından (təbii tezliklərdə 1.0-ə yaxın olmalıdır) istifadə edərək təsdiqləyin. Tezlikləri qeyd edin və işləmə sürəti və harmoniklərlə müqayisə edin.

Sahədən Qabarma Testi Məsləhətləri

Həmişə maşınla qabar testini aparın yığılmış amma işləmir. Rotor çıxarıldıqda (kütlə dəyişiklikləri) və ya maşın işləyərkən (giroskopik effektlər, sürətlə yastıq sərtliyinin dəyişməsi, istilik effektləri) təbii tezliklər əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Bütün müvafiq rejimləri tapmaq üçün birdən çox istiqamətdə (şaquli, üfüqi, ox istiqamətində) sınaqdan keçirin. İstənilən effektin əldə edildiyini yoxlamaq üçün istənilən struktur modifikasiyasından sonra təkrarlayın.

2. Qaçış / Sahildən Aşağı Test

İşləyən maşınlar üçün fırlanan qüvvələrin həyəcanlandırdığı təbii tezlikləri müəyyən etməyin ən praktik yolu qaçış və ya eniş testidir. Maşının sürəti dəyişdikcə, 1× tarazlıq pozuntusu qüvvəsi (və sürətdən asılı olan digər qüvvələr) bir sıra tezlik diapazonundan keçir. Məcburi tezlik təbii tezliyi keçdikdə, vibrasiya amplitudası fərqli bir pik göstərir və bu təbii tezliyi a kimi müəyyən edir. kritik sürət.

Test, vibrasiya amplitudasını və fazanı val sürəti ilə əlaqələndirmək üçün eyni vaxtda vibrasiya ölçməsini və taxometr siqnalını (açar fazator) tələb edir. Məlumatlar adətən Bode qrafiki (amplituda və faza vs RPM) və ya qütb qrafiki (amplituda × faza vektoru vs RPM) kimi göstərilir. Hər ikisi kritik sürətləri ~180° faza dəyişiklikləri ilə müşayiət olunan amplituda pikləri kimi aydın şəkildə göstərir.

3. Şəlalə / Kaskad Süjetinin Təhlili

Şəlalə (və ya kaskad) qrafiki, axıntı və ya sahilə enmə zamanı müxtəlif maşın sürətlərində çəkilmiş çoxsaylı FFT spektrlərinin 3D təsviridir. Tezliyi (üfüqi), amplitudanı (şaquli) və sürəti (dərinlik oxu) göstərir. Bu formatda:

  • Sürətdən asılı xətlər (sifarişlər) diaqonal xətlər kimi görünür: 1×, 2×, 3× və s., sürət artdıqca sağa doğru hərəkət edir
  • Təbii tezliklər şaquli zirvələr kimi görünür (sürətdən asılı olmayaraq sabit tezlik) — sürət dəyişdikcə hərəkət etmirlər
  • Rezonanslar sürətdən asılı nizam xəttinin təbii tezliyi kəsdiyi və lokal amplituda sıçrayışı yaratdığı yerlərdə görünür

Bu, sürətdən asılı vibrasiyanı (tarazlıqdan, uyğunsuzluqdan və s.) struktur rezonans problemlərindən ayırd etmək üçün ən güclü diaqnostik vasitələrdən biridir.

4. Sonlu Element Analizi (FEA)

Dizayn mərhələsində mühəndislər komponentlərin, maşınların və dayaq konstruksiyalarının təbii tezliklərini onlar tikilməzdən əvvəl proqnozlaşdırmaq üçün kompüter modellərindən istifadə edirlər. FEA konstruksiyanı minlərlə kiçik elementə bölür, düzgün material xüsusiyyətlərini (sıxlıq, elastiklik modulu, Puasson nisbəti) tətbiq edir, sərhəd şərtlərini (bolt birləşmələri, yatak dayaqları, təməl) modelləşdirir və təbii tezlikləri və rejim formalarını çıxarmaq üçün öz dəyər problemini həll edir.

FEA aşağıdakılar üçün əvəzolunmazdır:

  • İstehsaldan əvvəl rezonans problemlərinin qarşısını almaq üçün strukturların layihələndirilməsi
  • "Nə olarsa" analizinin aparılması: sərtləşdirici əlavə etsək nə baş verir? Yastıq aralığını dəyişdirsək? Başqa bir materialdan istifadə etsək?
  • Eksperimental olaraq sınaqdan keçirilməsi çətin olan mürəkkəb həndəsələrin modal davranışını proqnozlaşdırmaq
  • Ölçülmüş və proqnozlaşdırılan təbii tezliklərin korrelyasiyasını tətbiq etməklə eksperimental nəticələrin təsdiqlənməsi

5. Əməliyyat Modal Təhlili (OMA)

Yalnız cavab məlumatlarından istifadə edərək işləyən maşından təbii tezlikləri və rejim formalarını çıxaran nisbətən müasir bir texnikadır — heç bir nəzarətli həyəcan (çəkic və ya silkələyici) tələb olunmur. OMA, maşının işləmə qüvvələrini "ağ səs-küy" həyəcanı kimi qəbul edən qabaqcıl alqoritmlərdən (məsələn, stoxastik alt fəza identifikasiyası) istifadə edir. Bu, xüsusilə qabarıqlıq testi üçün bağlana bilməyən və ya əməliyyat sərhəd şərtlərinin dayanmış şərtlərdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqləndiyi böyük və ya kritik avadanlıqlar üçün dəyərlidir.

Sənaye Maşınlarında Praktik Nümunələr

Hal 1: Şaquli Nasos Həddindən Artıq Vibrasiya

Problem: 1780 dövr/dəq (29.7 Hz) sürətlə işləyən şaquli turbin nasosu mühərrikin yuxarı hissəsində 1× dövr/dəq sürətlə 12 mm/s titrəmə göstərir. Balanslaşdırma cəhdləri titrəməni müvəqqəti olaraq azaldır, lakin həftələr ərzində yenidən qayıdır.

İstintaq: Mühərrik/nasos qurğusunda aparılan qabarıqlıq sınağı, işləmə sürətindən yalnız 4% aşağıda olan 28,5 Hz-də təbii tezlik aşkar edir. Sistem rezonans diapazonunda işləyir.

Həll: Motor oturacağına polad dayaq dayağı əlavə olunur və bu da sərtliyi artırır. Modifikasiyadan sonrakı qabarcıq sınağı göstərir ki, təbii tezlik 42 Hz-ə (işləmə sürətindən 42% yuxarı) keçib. Tarazlaşdırma korreksiyası olmadan vibrasiya 2,5 mm/s-ə düşür - bu da kök səbəbin balanssızlıq deyil, rezonans olduğunu təsdiqləyir.

Nümunə 2: Fan Fondunun Rezonansı

Problem: Polad çərçivəli təməl üzərində böyük bir induksiyalı hava axını ventilyatoru 990 dövr/dəq (16.5 Hz) sürətlə işləyir. Təməl 1 × dövr/dəq-də 8 mm/s titrəmə göstərir, ventilyatorun özü isə yataq korpusunda yalnız 2 mm/s titrəmə göstərir.

İstintaq: Bünövrənin mənbədən (ventilyatordan) daha çox titrəməsi klassik rezonans göstəricisidir. Bir qabarıqlıq testi, bünövrənin yan təbii tezliyinin 17,2 Hz olduğunu - işləmə sürətinin 4% daxilində olduğunu göstərir.

Həll: İki seçim nəzərdən keçirildi: (1) təmələ kütlə əlavə edin (aşağı fn), və ya (2) sərtlik əlavə edin (f-i qaldırınn). Təməl çərçivəsinə çarpaz dayaqlar əlavə edilir və bu da f-ni qaldırırn 24 Hz-ə qədər. Bünövrə titrəməsi 1,8 mm/s-ə qədər düşür.

Nümunə 3: Nasos BPF-də Boru Rezonansı

Problem: 1480 dövr/dəq sürətlə işləyən 5 qanadlı mərkəzdənqaçma nasosuna qoşulmuş boru kəməri 123 Hz-də (= 5 × 24.7 Hz, bıçağın keçid tezliyi) güclü vibrasiya göstərir. Boru sıxacları boşalır və qaynaqlanmış dayaqlarda yorğunluq çatları əmələ gəlir.

İstintaq: Təsirə məruz qalan boru aralığında aparılan qabarıqlıq sınağı, 120 Hz-də təbii tezlik aşkar edir - demək olar ki, nasosun bıçaq keçid tezliyi ilə tam eynidir (5 × RPM = 123 Hz).

Həll: Orta hissədə əlavə bir boru dayağı quraşdırılır və bu da hissənin təbii tezliyini 185 Hz-ə qədər artırır. Alternativ olaraq, bəzi qurğular üçün borunun antinoduna tənzimlənmiş vibrasiya uducusu (dinamik uducu) əlavə etmək təsirli ola bilər. Dəstək əlavə edildikdən sonra boru vibrasiyası 85% azalır.

Rezonans Problemlərindən Qaçınmaq üçün Strategiyalar

Rezonans problemini həll etmək üçün ən yaxşı vaxt dizayn zamanıdır, lakin bu, sahədə də düzəldilə bilər. Üç əsas strategiya mövcuddur:

1. Detune — Təbii Tezliyi Dəyişdirin

Təbii tezliyi həyəcanlanma tezliyindən uzaqlaşdırın. Minimum ayrılma həddi tələb olunur (adətən 20–30%). Seçimlərə aşağıdakılar daxildir:

  • Sərtliyi artırın: Dikişlər, sərtləşdiricilər, dayaqlar, daha qalın lövhələr və ya beton doldurucu əlavə edin. Bu, döşəmənin qalınlığını qaldırır.n. İşləmə sürətindən aşağı rezonans doğuran strukturlar üçün ən çox yayılmış düzəliş.
  • Kütlə əlavə edin: Əlavə kütlə (polad lövhələr, beton) əlavə edin. Bu, f-i aşağı salırn. Təbii tezlik həyəcanlanma tezliyindən bir az yuxarı olduqda və onu aşağı salmaq daha asan olduqda istifadə olunur.
  • Rulman sərtliyini dəyişdirin: Val kritikləri üçün yastıq boşluğunun, ön yükün və ya tipin dəyişdirilməsi kritik sürəti dəyişə bilər. Daha sərt yastıqlar kritikləri qaldırır; daha yumşaq yastıqlar isə onları aşağı salır.
  • Şaft həndəsəsini dəyişdirin: Əyilmə kritikləri üçün valın diametrinin artması kritik sürəti artırır (sərtlik kütlədən daha sürətli artır). Yastıq aralığının qısaldılması da kritikləri artırır.

2. Nəm — Rezonansda amplitudanı azaldın

Əgər təbii tezliyi həyəcandan uzaqlaşdırmaq mümkün deyilsə, rezonans amplitudasını məhdudlaşdırmaq üçün söndürmə əlavə edin. Seçimlərə aşağıdakılar daxildir:

  • Məhdud təbəqənin sönməsi: Struktur lövhələr arasında sıxılmış viskoelastik material — panel və korpus rezonansları üçün yüksək effektivdir
  • Özlü amortizatorlar: Turbomaşınlar üçün yataq dayaqlarında tez-tez istifadə olunan sıxıcı film və ya özlü tablosu amortizatorları
  • Sazlanmış vibrasiya uducuları: Titrəmə konstruksiyasına birləşdirilmiş, problem tezliyinə uyğunlaşdırılmış kütlə yay sistemi. Absorber, hədəf tezliyində konstruksiyanın hərəkətini ləğv edərək, antifazada titrəyir.
  • Boltlu birləşmələr: Boltlu birləşmələrin sayının artırılması (qaynaqlanmış birləşmələrlə müqayisədə) birləşmə sərhədlərində mikro sürüşmə vasitəsilə sürtünmənin azalmasına səbəb olur.

3. Həyəcanverici qüvvəni azaldın

Əgər nə tənzimləməni azaltmaq, nə də söndürmək praktik deyilsə, məcburetmə miqyasını azaldın:

  • Daha yaxşı balanslaşdırma: Daha sıx bir şəkildə balanslaşdıraraq 1 dəfə həyəcanı azaldın G dərəcəli — rezonansda olmasa belə, bu, istənilən rezonansı həyəcanlandırmaq üçün mövcud olan qüvvəni azaldır
  • Dəqiq uyğunlaşdırma: Uyğunsuzluqdan 2 dəfə həyəcanı azaldın
  • Sürət dəyişikliyi: Əgər maşın VFD ilə idarə olunursa, rezonans sürətini işləmə diapazonundan çıxarın və ya rezonans diapazonundan sürətli keçidi proqramlaşdırın.
  • İzolə: Həyəcanın rezonans quruluşuna çatmasının qarşısını almaq üçün vibrasiya izolyatorları quraşdırın
20% Baş Barmaq Qaydası

Təcrübədə, istənilən təbii tezlik ilə istənilən əhəmiyyətli həyəcanlanma tezliyi arasında ən azı 20% fərqinə nail olun. Kritik tətbiqlər üçün (elektrik enerjisi istehsalı, dənizdə, aerokosmik) 30% və ya daha çox üstünlük verilir. Bu, yalnız 1× RPM-ə deyil, həm də 2× (səhv düzülüş), bıçaq/parça keçid tezliklərinə, dişli tor tezliklərinə və digər dövri həyəcanlanmaya da aiddir. Hərtərəfli rezonans yayınma təhlili müqayisə edir hamısı qarşı həyəcanlanma tezlikləri hamısı Sistemdəki təbii tezliklər.

Təbii tezliyi və onun rezonansla təhlükəli əlaqəsini anlamaq vibrasiya təhlili və maşın etibarlılığı mühəndisliyi təcrübəsi üçün vacibdir. Hər bir vibrasiya analitiki sınaq yolu ilə təbii tezlikləri müəyyən etməkdə, onların iş şəraiti ilə əlaqəsini şərh etməkdə və rezonansın vibrasiya probleminə töhfə verdiyi aşkar edildikdə müvafiq düzəldici tədbirləri tövsiyə etməkdə səriştəli olmalıdır.

← Lüğət indeksinə qayıt