Forståelse af billedresonans

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er billedresonans?

Ramme resonans er en specifik type af strukturel resonans hvor maskinens egen strukturelle ramme, hus, kabinet eller indkapsling vibrerer ved en af sine naturlige frekvenser som reaktion på excitation fra de roterende komponenter. I modsætning til fundament- eller piedestalresonanser, som involverer støttestrukturen, involverer rammeresonans selve maskinens krop - støbejerns- eller stålkonstruktionen, der omslutter de roterende elementer.

Rammeresonans er almindelig i maskiner med store, relativt lette huse såsom ventilatorer, blæsere, pumper og motorer. Det manifesterer sig typisk som overdreven støj, synlige vibrationer i dæksler eller paneler og høje vibrationer aflæsninger på rammen, der er uforholdsmæssige i forhold til den faktiske rotorvibration.

Almindelige situationer med rammeresonans

Motor- og generatorrammer

• Naturlige frekvenser: Typisk 50-400 Hz afhængigt af størrelse og konstruktion
• Excitation: 1× (ubalance), 2× netfrekvens (120 Hz for 60 Hz motorer), elektromagnetiske kræfter
• Symptomer: Stelvibrationer meget højere end lejevibrationer; hørbar brummen eller summen
• Sværhedsgrad: Kan være 5-10 gange højere vibration på rammen end på lejerne

Ventilator- og blæserhuse

• Naturlige frekvenser: 20-200 Hz for typiske industrielle ventilatorer
• Excitation: Bladpassagefrekvens (antal knive × omdrejninger i minuttet)
• Symptomer: Husets paneler vibrerer voldsomt; høj aerodynamisk støj
• Karakteristisk: Kan kun forekomme ved bestemte hastigheder eller strømningsforhold

Pumpehuse

• Naturlige frekvenser: 30-300 Hz afhængigt af kabinetdesign
• Excitation: Lamellepassagefrekvens, hydrauliske pulseringer
• Symptomer: Vibrationer i huset, støj, risiko for udmattelsesrevner
• Hydraulisk kobling: Væskefyldt hus kan koble rotor- og husvibrationer

Gearkassehuse

• Gearnetfrekvensexcitation
• Naturlige rammefrekvenser overlapper ofte med mesh-frekvenser
• Karakteristisk høj gearhyl ved resonans

Vibrationssignatur og -detektion

Karakteristiske symptomer

• Afhængig af placering: Vibrationerne varierer dramatisk på tværs af rammeoverfladen (10 gange forskelle er almindelige)
• Leje vs. stel: Stelvibration >> lejevibration (kan være 3-10×)
• Frekvensspecifik: Kun ved resonansfrekvens; andre frekvenser normale
• Hastighedsfølsom: Alvorlig i smalt hastighedsområde (±10-20% resonanshastighed)
• Visuel bevægelse: Rammebevægelse ofte synlig med det blotte øje

Diagnostiske tests

Stødtest (stødtest)

• Slå rammen med en gummihammer eller en instrumenthammer
• Mål respons med accelerometer
• Identificer rammens naturlige frekvenser fra toppe i frekvensrespons
• Sammenlign med driftsfrekvenser (1×, 2×, bladpassage osv.)

Roving Accelerometer Undersøgelse

• Mål vibrationer på mange punkter på tværs af rammen under drift
• Opret vibrationskort, der viser områder med høje og lave vibrationer
• Mønster afslører modusform (bøjning, vridning, panelbøjning)
• Identificerer antinoder (maksimal bevægelse) og noder (minimal bevægelse)

Måling af overføringsfunktion

• Mål kohærens mellem lejevibrationer (input) og rammevibrationer (output)
• Høj kohærens ved en specifik frekvens bekræfter resonans
• Transferfunktionen viser forstærkningsfaktoren

Løsninger og afbødning

Afstivning af modifikationer

Tilføj strukturelle ribber eller kiler

• Øg rammens bøjningsstivhed
• Hæver naturlige frekvenser over excitationsområdet
• Relativt økonomisk og effektiv
• Kan eftermonteres på eksisterende udstyr

Øg materialetykkelsen

• Fortykke rammevægge eller paneler
• Øger stivhed og frekvens betydeligt
• Kan kræve designændringer og nye støbegods/fabrikationer

Strukturelle bindinger og afstivning

• Forbind modsatte sider af rammen for at forhindre bøjning
• Krydsafstivning øger vridningsstivheden
• Kan tilføjes eksternt uden interne ændringer

Massetilføjelse

• Lavere naturlig frekvens: Tilføj masse for at reducere frekvensen under excitationsområdet
• Strategisk placering: Tilføj masse ved antinodeplaceringer for maksimal effekt
• Stemmet masse: Omhyggeligt beregnet massetilføjelse til skiftspecifik tilstand
• Afvejning: Øget vægt, muligvis ikke ønskelig for alle anvendelser

Dæmpningsbehandlinger

Begrænset lagdæmpning

• Viskoelastisk materiale klemt inde mellem metallag
• Anvendes på store, plane overflader (paneler, afdækninger)
• Reducerer resonanspeakamplituden med 50-80%
• Effektiv i området 20-500 Hz

Fri lagdæmpning

• Dæmpningsmateriale bundet direkte til vibrerende overflade
• Enklere end begrænset lag, men mindre effektivt
• God til applikationer med begrænset tilgængelighed

Operationelle ændringer

• Hastighedsændring: Operer med en hastighed, hvor der ikke forekommer resonans
• Reducer tvang: Forbedre balance og justering for at reducere excitationsamplitude
• Procesændringer: Ændr flow, tryk eller belastning for at ændre excitationsfrekvenser

Forebyggelse i design

Designprincipper

• Tilstrækkelig stivhed: Designramme med naturlige frekvenser > 2× højeste excitationsfrekvens
• Massefordeling: Undgå koncentrerede masser, der skaber lavfrekvente tilstande
• Ribning og forstærkning: Integrer afstivende funktioner fra starten
• Modalanalyse: FEA under design for at forudsige og optimere naturlige frekvenser

Designverifikation

• Prototypetestning med slaganalyse
• Måling af driftsafbøjningsform på første enheder
• Rediger designet før produktion, hvis der findes resonanser

Eksempel på case

Situation: 75 HK motor driver centrifugalventilator, overdreven støj og vibrationer

• Symptomer: Motorrammevibrationer 12 mm/s; lejevibrationer kun 2,5 mm/s
• Frekvens: 120 Hz (2× netfrekvens for 60 Hz motor)
• Stødprøve: Afsløret rammens naturlige frekvens ved 118 Hz
• Grundårsag: Ramme resonanserer ved elektromagnetisk tvangsfrekvens
• Løsning: Tilføjede fire vinkeljernsfolde, der forbinder motorfødder med endeklokker
• Resultat: Billedfrekvensen er skiftet til 165 Hz, vibrationen er faldet til 3,2 mm/s
• Koste: $200 i materialer vs. $8.000 for motorudskiftning

Stelresonans er et almindeligt, men ofte fejldiagnosticeret vibrationsproblem. Ved at genkende de karakteristiske symptomer (høj stelvibration i forhold til lejevibration, frekvensspecifik, lokationsafhængig) og anvende korrekte diagnostiske teknikker (slagprøvning, ODS-analyse) kan der opnås målrettede løsninger, der dramatisk kan reducere vibrationer til en beskeden pris.

---

← Tilbage til hovedindekset