Разбиране на нарастващия резонанс
Нарастващ резонанс е резонанс състояние, при което монтажната система - виброизолатори, монтажни релси, скоби, плъзгачи или целият машинен възел, разположен върху опорите си - вибрира с една от собствените си собствени честоти в отговор на възбуждането от въртящото се оборудване, което носи. Когато това се случи, цялата машина отскача, люлее се или се търкаля като твърдо тяло върху своите опори с амплитуди, много по-големи от тези, които същото въздействие би предизвикало върху твърда основа. Това е най-познато при машини, оборудвани с виброизолатори, но може да засегне и конвенционално закрепена с болтове инсталация, когато липсва опорна конструкция. скованост. И в двата случая това е основен проблем при проектирането на изолацията, който трябва да бъде отстранен или активно управляван, а не открит по време на експлоатация.
1. Определение: Какво е монтажен резонанс?
Ключът към разбирането на монтажния резонанс е да се възприемат машината и нейните опори като самостоятелна масово-пружинна система. Машината е масата, а изолаторите или гъвкавостта на носещата конструкция са пружината. Както всяка подобна система, и този монтаж има собствени честоти и ако скоростта на движение - или една от нейните хармоники - съвпадне с една от тях, то принудителна вибрация се усилва. Резонансът на монтирането се различава от резонанса на ротора или вала, тъй като цялата машина се движи повече или по-малко като едно цяло: вибрациите, измерени на монтирането, значително превишават вибрациите на самия ротор. Този признак е подсказка, че проблемът е в опората, а не в ротора. Тя е тясно свързана с резонанс на рамката и структурен резонанс, които описват същото усилване, възникващо в рамата на машината или в заобикалящата я конструкция.
2. Естествени честоти на монтажната система
Режими на твърдо тяло върху изолатори
Машината, която почива върху виброизолатори, се държи като твърдо тяло върху пружини, а твърдото тяло в пространството има шест степени на свобода - следователно има шест собствени честоти на твърдото тяло.
Транслационни режими (три)
- Вертикално отскачане: движение нагоре-надолу, обикновено с най-ниската честота - около 5-15 Hz за обикновена изолация.
- Хоризонтални транслации (X и Y): странични движения, обикновено около 1,5-2 пъти честотата на вертикалния отскок.
Ротационни режими (три)
- Ролка: въртене около надлъжната ос.
- Височина на тона: въртене около напречната ос.
- Отклонение от курса: въртене около вертикалната ос.
- Честоти: обикновено 10-30 Hz, в зависимост от размерите на машината и местоположението на центъра на тежестта.
Свързани режими
- Ако изолаторите не са разположени симетрично или центърът на тежестта не е центриран върху тях, режимите се сдвояват.
- Тогава транслацията и ротацията се извършват заедно.
- Резултатът е сложен модел на движение.
- Такива свързани режими са по-трудни за анализиране и коригиране, отколкото чистите, несвързани случаи.
3. Кога възниква монтажен резонанс
Резонанс на системата за изолация
Най-често срещаният сценарий, който е ироничен, тъй като се поражда от самите изолатори, предназначени да намаляват вибрациите:
- Намерение за проектиране: изолаторите се избират така, че собствената им честота да е около една трета до една пета от скоростта на движение, което поставя машината в зоната на изолация.
- проблем: ако машината работи с по-ниска от проектната си скорост или просто преминава през честотата на изолатора по време на стартиране, форсирането отговаря на тази собствена честота.
- Симптом: Силни вибрации при скорости, близки до собствената честота на изолатора
- Продължителност: ограничени до определен, обикновено тесен, скоростен диапазон.
Резонанс на релсата или плъзгането
- Монтажните релси и плъзгачите за оборудване имат свои собствени режими на огъване.
- Типичните честоти са 15-50 Hz, в зависимост от размаха и твърдостта.
- Цялата сглобка се люлее върху огъващите се релси.
- Това е често срещано при модулно, пакетирано оборудване, което се доставя като единица.
Резонанс на скобата или опората
- Оборудването, монтирано на стена или таван, носено на конзоли, е особено изложено на риск.
- Скобата или опорното рамо имат собствена собствена честота.
- Движението на машината се усилва, когато скоростта на движение съответства на нея.
- Усиленото движение може да предаде вибрациите в самата конструкция на сградата.
4. Диагностична идентификация
Ключови показатели
- Усилване: вибрациите, измерени на монтировката, са много по-големи от вибрациите на машината - отличителен белег на състоянието.
- Люлеене или подскачане: видимо движение на цялата машина.
- Чувствителност на скоростта: тежки само в тесен диапазон на скоростта.
- Ниска честота: обикновено 5-30 Hz за изолирани системи.
- Взаимоотношения на фазите: всички монтажни точки се движат във фаза при режим на отскачане или извън фаза при режим на люлеене.
Диагностична процедура
- Определяне на резонансната честота от пика в вибрационен спектър.
- Извършете ударно изпитване на стойките: а тест за удар разкрива собствената честота на опората, която не зависи от работещата машина.
- Сравнете: ако работната резонансна честота съвпада с измерената собствена честота на монтажа, резонансът на монтажа е потвърден.
- Измерване на няколко места за установяване на фаза взаимоотношения между точките на монтаж.
- Оценка на формата на режима: да решите дали движението е отскок, люлка или свързан режим.
Ключов елемент в началото на диагностиката е отделянето на проблема с опората от проблема с ротора. Горепосочената характеристика - голямо движение на опорите, скромно движение на ротора, като пикът е фиксиран на структурната честота, а не на скоростта на проследяване - сочи категорично към опората. Трябва също така да се внимава да не се обърка резонансът на монтажа с меко стъпало, където едната опора не седи равномерно и изкривява рамката; двете могат да съществуват едновременно и двете да повишават вибрациите.
5. Решения
За резонанс на изолационната система
Промяна на твърдостта на изолатора
- По-твърди изолатори повишаване на собствената честота над работната скорост.
- По-меки изолатори намалете го под диапазона за пускане в експлоатация, ако оборудването може да понесе по-голямо статично отклонение.
- Правило за избор: честотата на изолатора трябва да е под една трета от минималната работна скорост.
Добавяне на затихване
- Използвайте изолатори с вградени затихване - еластомерни опори вместо голи стоманени пружини.
- Добавете вискозни или фрикционни демпфери успоредно с изолаторите.
- Заглушаването понижава резонансния пик, дори когато честотното съвпадение не може да бъде премахнато.
Подобрете инсталацията на изолатора
- Уверете се, че всеки изолатор е правилно натоварен - не е разклатен, не е обвързан или не носи товар.
- Проверете дали изолаторите отговарят на действителното тегло на оборудването, а не на предполагаемото.
- Проверете дали изолаторите не са заклещени или повредени, тъй като са загубили проектната си твърдост.
- Уверете се, че разположението е симетрично спрямо центъра на тежестта, за да се избегнат свързаните режими.
За резонанс при структурен монтаж
Укрепване на монтажната конструкция
- Добавяне на укрепващи елементи към релсите или плъзгачите.
- Увеличете дебелината на скобата или добавете клинове.
- Съкращаване на неподдържаните разстояния.
- Свържете отделните монтажни точки, така че да действат като едно цяло.
Промяна на конфигурацията за монтиране
- Добавете междинни опори, за да намалите дължината на разстоянието.
- Преместете точките на монтаж в по-твърди части на конструкцията.
- Използвайте по-здрав монтажен хардуер.
Тъй като всички тези движения се извършват чрез промяна на собствената честота, носещата конструкция твърдост на основата е лостът, който те дърпат; а калкулатор за собствена честота на фундамента помага да се потвърди, че промяната на твърдостта действително премества честотата на движение встрани от скоростта на движение.
Оперативни решения
- Ограничение на скоростта: избягване на продължителна работа при резонансна скорост.
- Бързо ускорение: преминават бързо през резонанса по време на стартиране, така че се натрупва малко енергия.
- Намалете възбуждането: подобряване на баланс за да се намали принудата при резонансната честота.
6. Проектиране на изолацията и свързано оборудване
Дизайн за изолация на вибрациите
Дизайнът на звукоизолацията на първо място предотвратява резонанса на монтажа, като поддържа работните скорости далеч от естествените честоти на монтажа:
- Честотно съотношение: честотата на изолатора трябва да отговаря на fизолатор < 0.3 × fминимална работна.
- Преносимост: точно в резонанс преносимост може да надхвърли 10 - монтажът по-скоро усилва, отколкото изолира, което е обратното на целта му.
- Работен обхват: всички работни честоти трябва да са над 2-3× честотата на изолатора за ефективна изолация.
- Стартиране: краткото преминаване през резонанс с висока амплитуда по време на разбега е приемливо, при условие че е кратко.
Изборът на изолатори, които отговарят на тези цели, е рутинно упражнение за определяне на размерите; а калкулатор за избор на вибромонтаж съответства на масата и скоростта на машината, а Калкулатор за изолиране на вибрациите на машината оценява получената ефективност на изолацията.
Свързано оборудване
Оборудването с моторно задвижване, монтирано на обща базова плоча, добавя свои собствени усложнения:
- Цялата сглобка притежава режими на твърдо тяло на своите опори.
- Двигателят и задвижваната машина свързват вибрациите си чрез общата опорна плоча.
- Резонансът може да бъде предизвикан от всяка от машините, независимо от това кой е по-силният източник.
- Следователно тя трябва да се разглежда като една цялостна система, а не като две независими машини.
7. Инструменти за измерване и анализ
Модален анализ
- Модален анализ характеризира напълно всеки режим на монтажната система.
- Той определя честотата, затихването и формата на всеки режим.
- Тези данни се отразяват директно на промените в дизайна.
- Това може да се извърши експериментално с изпитване на въздействието или прогнозирани с анализ на крайните елементи.
Работна форма на отклонение (ODS)
- Анализ на ОРВ визуализира действителния модел на движение, докато машината работи.
- Той ясно разграничава монтажния резонанс от резонанса на ротора.
- Той показва кой режим е активен - отскок, рок или съчетаване.
- Той показва къде точно трябва да се добави укрепване за постигане на най-голям ефект.
На полето същият преносим инструмент, използван за рутинно балансиране, подпомага голяма част от тази работа. Двуканален анализатор, като например Балансет-1а улавя амплитудата и фазата в няколко точки на опорите, а функцията за ударно изпитване измерва директно собствената честота на опората - това позволява на инженера да потвърди предполагаемия резонанс на опората, да реши дали лечението е по-твърда опора или по-добър баланс и да провери поправката, след като е направена.
Резонансът на монтажа може да предизвика силни вибрации дори при добре поддържани и балансирани машини, просто защото проблемът е в опорите, а не в ротора. Разбирането на естествените честоти на монтажните системи - преди всичко на виброизолаторите - и поддържането на тяхното здраво отделяне от работните скорости е от съществено значение за успешния контрол на вибрациите във всяка инсталация за ротационно оборудване.
