Разбиране на самовъзбуждащите се вибрации

1. Определение: Какво е самовъзбуждаща се вибрация?

Самовъзбуждаща се вибрация (известна също като самоиндуцирана или нестабилна вибрация) е особено опасен вид вибрация, при която движението на системата индуцира сили, които от своя страна поддържат или усилват това движение. Това създава обратна връзка, при която вибрацията може да нараства по амплитуда, понякога до катастрофално ниво, без съответно увеличение на честотата на външно въздействие.

Това е коренно различно от принудителната вибрация, като например дисбаланс или несъответствие, където вибрацията е директен отговор на специфичен, периодичен вход (честотата на принуждаване). В самовъзбуждаща се система вибрацията създава своя собствена движеща сила.

2. Механизмът на обратната връзка

Механизмът на самовъзбуждащите се вибрации може да се обобщи по следния начин:

1. Система (например ротор в лагер) е в движение.
2. Малко, случайно смущение причинява леко изместване или промяна в скоростта.
3. Тази промяна в движението променя силите, действащи върху системата (например, налягането на флуида в лагера или силата на рязане на инструмента).
4. Важно е да се отбележи, че тази променена сила действа по начин, който *добавя енергия* към системата, като избутва компонента по-нататък в посоката, в която вече се е движил.
5. Това увеличено движение генерира още по-голяма сила, която добавя повече енергия и така нататък.

Тази обратна връзка кара вибрациите да нарастват, докато не бъдат ограничени от нелинейности в системата (като например рязко спиране) или доведат до повреда.

3. Често срещани примери за самовъзбуждащи се вибрации

Няколко добре познати явления в машинната диагностика са класически примери за самовъзбуждащи се вибрации:

• Маслен вихър и маслен камшик: Най-често срещаните примери във въртящи се машини. В лагер с флуиден филм, въртящият се вал създава маслен клин. Смущение може да накара самия маслен клин да започне да се върти (върти) около лагера. Налягането от този въртящ се клин избутва вала, което добавя повече енергия към вихрушката. Получената вибрация не е със скоростта на работа, а със субсинхронна честота (обикновено 0,42-0,48X скорост на бягане).
• Бърборене в машинната обработка: При рязане на метал (струговане или фрезоване), вибрациите възникват, когато режещият инструмент започне да вибрира. Тази вибрация води до промяна в дебелината на режещата стружка. Променливата дебелина на стружката от своя страна причинява колебания в силата на рязане и тези колебания могат да върнат енергията обратно във вибрацията на инструмента, карайки я да прерасне в силно вибрационно движение.
• Аеродинамично трептене: Вибрацията на крило на самолет, при която огъващото и усукващо движение на крилото променя аеродинамичния му профил. Тази промяна в профила променя въздушното налягане по начин, който добавя енергия към движението на крилото, което води до катастрофална повреда, ако не се контролира.
• Роторни триене: Състояние, при което роторът влиза в контакт с неподвижна част. Триенето от триенето може да нагрее ротора, причинявайки неговото извиване. Това извиване увеличава силата на триене, което увеличава топлината и извиването, създавайки обратна връзка, която може да доведе до блокиране.

4. Ключови характеристики и диагноза

Самовъзбуждащите се вибрации често имат различни характеристики в FFT спектър:

• Несинхронни честоти: Вибрацията обикновено не е цяло число, кратно или хармонично на скоростта на движение. Често се появява при субсинхронен честота.
• Нестабилност: Амплитудата може да бъде силно нестабилна и може да нараства бързо при малки промени в работните условия (скорост, температура, натоварване).
• Внезапно начало: Вибрацията може изобщо да не се проявява, докато машината не премине определен праг на скорост или натоварване, като в този момент тя може да се появи внезапно и с висока амплитуда.

Диагностицирането на самовъзбуждащи се вибрации включва идентифициране на тези характерни несинхронни пикове и разбиране на физическите механизми, които биха могли да причинят такава нестабилност в конкретната машина.

← Обратно към основния индекс