Какво е резонанс на рамката? Вибрации на машинната конструкция • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е резонанс на рамката? Вибрации на машинната конструкция • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е резонанс на рамката? Вибрации на машинната конструкция

Публикувано от admin на

Разбиране на рамковия резонанс

Определение: Какво е рамков резонанс?

Резонанс на рамката е специфичен вид структурен резонанс където собствената структурна рамка, корпус, обшивка или заграждение на машината вибрира в една от своите естествени честоти в отговор на възбуждане от въртящите се компоненти. За разлика от резонансите на основата или пиедестала, които включват носещата конструкция, резонансът на рамката включва самото тяло на машината - чугунената или стоманената конструкция, която обхваща въртящите се елементи.

Резонансът на рамката е често срещан при машини с големи, относително леки корпуси, като вентилатори, компресори, помпи и двигатели. Обикновено се проявява като прекомерен шум, видими вибрации на капаци или панели и високи вибрация показания на рамката, които са непропорционални на действителната вибрация на ротора.

Често срещани ситуации на резонанс на рамката

Рамки за двигатели и генератори

  • Естествени честоти: Обикновено 50-400 Hz в зависимост от размера и конструкцията
  • Възбуждане: 1× (дисбаланс), 2× мрежова честота (120 Hz за 60 Hz двигатели), електромагнитни сили
  • Симптоми: Вибрацията на рамката е много по-висока от вибрацията на лагерите; чува се бръмчене или бръмчене
  • Тежест: Може да има 5-10 пъти по-високи вибрации на рамката, отколкото на лагерите

Корпуси на вентилатори и вентилатори

  • Естествени честоти: 20-200 Hz за типични промишлени вентилатори
  • Възбуждане: Честота на преминаване на острието (брой лопатки × обороти в минута)
  • Симптоми: Панелите на корпуса вибрират силно; силен аеродинамичен шум
  • Характеристика: Може да се случи само при определени скорости или условия на потока

Корпуси на помпи

  • Естествени честоти: 30-300 Hz в зависимост от дизайна на корпуса
  • Възбуждане: Честота на преминаване на лопатките, хидравлични пулсации
  • Симптоми: Вибрации на корпуса, шум, потенциал за пукнатини от умора на материала
  • Хидравличен съединител: Корпус, пълен с течност, може да свърже вибрациите на ротора и корпуса

Корпуси на скоростни кутии

  • Възбуждане на честотата на зъбно зацепване
  • Собствените честоти на рамката често се припокриват с честотите на мрежата
  • Характерно силно виене на зъбни колела при резонанс

Вибрационен подпис и откриване

Характерни симптоми

  • Зависи от местоположението: Вибрацията варира драстично по повърхността на рамката (често срещани са разлики 10 пъти)
  • Лагер срещу рамка: Вибрации на рамката >> вибрации на лагера (може да са 3-10×)
  • Честотно специфично: Само на резонансна честота; други честоти са нормални
  • Чувствителен към скоростта: Силно в тесен диапазон на скоростта (±10-20% на резонансната скорост)
  • Визуално движение: Движението на кадъра често е видимо с невъоръжено око

Диагностични тестове

Тест за удар (Bump)

  • Удряйте рамката с гумен чук или инструментален чук
  • Измерете отговора с акселерометър
  • Идентифицирайте собствените честоти на кадъра от пиковете в честотната характеристика
  • Сравнете с работните честоти (1×, 2×, преминаване на лопатката и др.)

Проучване на движещ се акселерометър

  • Измерете вибрациите в много точки по рамката по време на работа
  • Създайте вибрационна карта, показваща високи и ниски зони
  • Моделът разкрива формата на режима (огъване, усукване, огъване на панела)
  • Идентифицира антиноди (максимално движение) и възли (минимално движение)

Измерване на предавателната функция

  • Измерване на кохерентността между вибрациите на лагера (вход) и вибрациите на рамката (изход)
  • Високата кохерентност при определена честота потвърждава резонанса
  • Предавателната функция показва коефициент на усилване

Решения и смекчаване

Модификации на укрепването

Добавете структурни ребра или клинове

  • Увеличете твърдостта на рамката при огъване
  • Повишава естествените честоти над диапазона на възбуждане
  • Сравнително икономичен и ефективен
  • Може да се монтира допълнително към съществуващо оборудване

Увеличете дебелината на материала

  • Удебеляване на рамковите стени или панелите
  • Значително увеличава твърдостта и честотата
  • Може да изисква модификация на дизайна и нови отливки/изработки

Структурни връзки и укрепване

  • Свържете противоположните страни на рамката, за да предотвратите огъване
  • Кръстосаното укрепване увеличава торсионната якост
  • Може да се добави външно без вътрешни модификации

Събиране на маса

  • Долна естествена честота: Добавете маса, за да намалите честотата под диапазона на възбуждане
  • Стратегическо разположение: Добавете маса в местата на антинодите за максимален ефект
  • Настроена маса: Внимателно изчислено добавяне на маса към специфичния режим на превключване
  • Компромис: Повишеното тегло може да не е желателно за всички приложения

Демпфериращи обработки

Ограничено затихване на слоеве

  • Вискоеластичен материал, разположен между метални слоеве
  • Прилага се върху големи плоски повърхности (панели, капаци)
  • Намалява амплитудата на резонансния пик с 50-80%
  • Ефективен в диапазона 20-500 Hz

Свободно затихване на слоя

  • Амортисьорният материал е свързан директно с вибриращата повърхност
  • По-просто от ограничен слой, но по-малко ефективно
  • Подходящ за приложения с ограничена достъпност

Оперативни промени

  • Промяна на скоростта: Работете със скорост, при която не се получава резонанс
  • Намалете форсирането: Подобряване на баланса и подравняването за намаляване на амплитудата на възбуждане
  • Промени в процеса: Променете потока, налягането или натоварването, за да изместите честотите на възбуждане

Превенция в дизайна

Принципи на дизайна

  • Достатъчна твърдост: Проектна рамка със собствени честоти > 2× най-висока честота на възбуждане
  • Масово разпределение: Избягвайте концентрирани маси, създаващи нискочестотни режими
  • Оребряване и армировка: Включете елементи за укрепване от самото начало
  • Модален анализ: FEA по време на проектиране за прогнозиране и оптимизиране на собствените честоти

Проверка на дизайна

  • Тестване на прототипи с анализ на въздействието
  • Измерване на формата на отклонението при работа на първите агрегати
  • Модифицирайте дизайна преди производство, ако се открият резонанси

Примерен случай

Ситуация: 75 к.с. двигател, задвижващ центробежен вентилатор, прекомерен шум и вибрации

  • Симптоми: Вибрации на корпуса на двигателя 12 мм/сек; вибрации на лагерите само 2,5 мм/сек
  • Честота: 120 Hz (2× мрежова честота за 60 Hz двигател)
  • Тест за удар: Собствена честота на разкритата рамка при 118 Hz
  • Основна причина: Рамка, резонираща с честота на електромагнитно форсиране
  • Решение: Добавени са четири ъглови железни клина, свързващи краката на двигателя с крайните звънци
  • Резултат: Собствената честота на рамката се измести на 165 Hz, вибрациите спаднаха до 3,2 mm/s
  • Цена: $200 в материалите спрямо $8 000 за подмяна на двигател

Резонансът на рамката е често срещан, но често погрешно диагностициран проблем с вибрациите. Разпознаването на характерните симптоми (висока вибрация на рамката спрямо вибрациите на лагерите, специфична за честотата, зависима от местоположението) и прилагането на подходящи диагностични техники (изпитване на удар, ODS анализ) позволява целенасочени решения, които могат драстично да намалят вибрациите на умерена цена.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp