Κατανόηση του Δομικού Συντονισμού

Συσκευές

Φορητή ζυγαριά και αναλυτής κραδασμών Balanset-1A

$2,358.31

Ανταλλακτικά

Αισθητήρας δόνησης

$107.47

Ανταλλακτικά

Οπτικός αισθητήρας (στροφόμετρο λέιζερ)

$148.07

Συσκευές

Balanset-4

$8,123.32

Ανταλλακτικά

Μαγνητική βάση μεγέθους 60-kgf

$54.93

Ανταλλακτικά

Αντανακλαστική ταινία

$11.94

Συσκευές

Δυναμικός εξισορροπιστής "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Ορισμός: Τι είναι ο Δομικός Συντονισμός;

Δομικός συντονισμός είναι μια κατάσταση όπου το δόνηση συχνότητα από περιστρεφόμενα μηχανήματα (όπως 1× ταχύτητα λειτουργίας, 2× από κακή ευθυγράμμιση, ή η συχνότητα διέλευσης της λεπίδας) ταιριάζει με ένα φυσική συχνότητα της μη περιστρεφόμενης δομής στήριξης—συμπεριλαμβανομένου του πλαισίου του μηχανήματος, της πλάκας βάσης, βάθρα, θεμέλια ή ακόμα και κοντινές κατασκευές. Όταν συμβαίνει αυτή η αντιστοίχιση συχνότητας, αντήχηση ενισχύει τη δομική δόνηση σε επίπεδα που υπερβαίνουν κατά πολύ αυτά που βιώνουν τα ίδια τα περιστρεφόμενα εξαρτήματα.

Ο δομικός συντονισμός είναι ιδιαίτερα προβληματικός επειδή μπορεί να κάνει μια καλά ισορροπημένη, σωστά ευθυγραμμισμένη μηχανή να φαίνεται ότι έχει σοβαρά προβλήματα κραδασμών. Η υψηλή δόνηση βρίσκεται στη δομή και δεν υποδηλώνει απαραίτητα προβλήματα στον ρότορα, αλλά η δομική κίνηση μπορεί να αναδράσει επηρεάζοντας τη συμπεριφορά του ρότορα και να προκαλέσει πραγματική μηχανική ζημιά με την πάροδο του χρόνου.

Πώς συμβαίνει ο δομικός συντονισμός

Ο Μηχανισμός Συντονισμού

1. Πηγή διέγερσης: Τα περιστρεφόμενα μηχανήματα παράγουν περιοδικές δυνάμεις (από ανισορροπία, κακή ευθυγράμμιση, κ.λπ.)
2. Μετάδοση Δύναμης: Αυτές οι δυνάμεις μεταδίδονται μέσω ρουλεμάν στη δομή στήριξης
3. Αντιστοίχιση συχνότητας: Εάν συχνότητα διέγερσης ≈ δομική ιδιοσυχνότητα
4. Συσσώρευση ενέργειας: Η δομή απορροφά ενέργεια σε πολλαπλούς κύκλους
5. Ενίσχυση: Το πλάτος των κραδασμών αυξάνεται, περιορίζεται μόνο από δομικές απόσβεση
6. Παρατηρούμενη επίδραση: Η δομή δονείται με πλάτος 5-50 φορές υψηλότερο από αυτό που θα παρήγαγε κανονικά η δύναμη εισόδου

Τυπικά εύρη συχνοτήτων

• Λειτουργίες Θεμελίωσης: Συνήθως 5-30 Hz για τυπικά βιομηχανικά θεμέλια
• Λειτουργίες βάσης: 20-100 Hz ανάλογα με το μέγεθος και την κατασκευή
• Λειτουργίες βάθρου: 30-200 Hz για τυπικές στηρίξεις ρουλεμάν
• Λειτουργίες Πλαισίου/Κάλυμμα: 50-500 Hz για πάνελ και καλύμματα από λαμαρίνα

Συνήθη σενάρια συντονισμού

1X Συντονισμός Ταχύτητας Τρεξίματος

• Παράδειγμα: Μηχανή που λειτουργεί στις 1800 σ.α.λ. (30 Hz), η ιδιοσυχνότητα θεμελίωσης είναι στα 28-32 Hz
• Σύμπτωμα: Πολύ υψηλή δόνηση παρά την καλή ισορροπία
• Αποτέλεσμα: Ακόμα και μια μικρή υπολειμματική ανισορροπία δημιουργεί μεγάλη δομική κίνηση
• Λύση: Αλλαγή ακαμψίας θεμελίωσης, προσθήκη απόσβεσης ή αλλαγή ταχύτητας λειτουργίας

Συντονισμός 2X (Συχνότητα κακής ευθυγράμμισης)

• Η κακή ευθυγράμμιση δημιουργεί διέγερση συχνότητας 2×
• Εάν το 2× ταιριάζει με τη δομική λειτουργία, συμβαίνει ενίσχυση
• Οι ισχυροί κραδασμοί μπορεί να διαγνωστούν λανθασμένα ως σοβαρή κακή ευθυγράμμιση
• Η βελτίωση της ευθυγράμμισης βοηθάει αλλά δεν εξαλείφει τον συντονισμό

Συντονισμός συχνότητας διέλευσης λεπίδας/πτερυγίου

• Οι ανεμιστήρες, οι αντλίες, οι στρόβιλοι παράγουν συχνότητα διέλευσης πτερυγίων (N × RPM, όπου N = αριθμός πτερυγίων)
• Συχνά σε εύρος 50-500 Hz
• Μπορεί να διεγείρει δομικούς τρόπους σε αυτό το εύρος συχνοτήτων
• Κροτάλισμα ή βουητό υψηλής συχνότητας

Διαγνωστική Ταυτοποίηση

Συμπτώματα Δομικού Συντονισμού

• Δυσανάλογη δόνηση: Δόνηση δομής πολύ υψηλότερη από τη δόνηση ρουλεμάν
• Στενή περιοχή ταχύτητας: Υψηλή δόνηση μόνο σε συγκεκριμένη ταχύτητα (±5-10%)
• Κατευθυντική Εξάρτηση: Σοβαρό σε μία κατεύθυνση, ελάχιστο σε κάθετη κατεύθυνση (ταιριαστό σχήμα τρόπου λειτουργίας)
• Εξάρτηση από την τοποθεσία: Η δόνηση ποικίλλει σημαντικά στην επιφάνεια της δομής (αντικόμβοι έναντι κόμβων)
• Ελάχιστη επίδραση ρουλεμάν: Τα ρουλεμάν και ο ρότορας ενδέχεται να εμφανίζουν αποδεκτούς κραδασμούς ενώ η κατασκευή είναι σοβαρή.

Διαγνωστικές εξετάσεις

1. Δοκιμή πρόσκρουσης (Δοκιμή πρόσκρουσης)

• Δομή χτυπήματος με σφυρί, μέτρηση απόκρισης
• Προσδιορίζει όλες τις δομικές φυσικές συχνότητες
• Συγκρίνετε με τις συχνότητες λειτουργίας του μηχανήματος
• Η πιο οριστική δοκιμή για δομικό συντονισμό

2. Σύγκριση τοποθεσίας μέτρησης

• Μετρήστε τους κραδασμούς στο περίβλημα του ρουλεμάν (κοντά στην πηγή)
• Μέτρηση στη βάση του βάθρου, την πλάκα βάσης, τα θεμέλια
• Εάν η δομική δόνηση >> η δόνηση του ρουλεμάν, υποδηλώνει δομικό συντονισμό
• Μεταδοτικότητα > 2-3 υποδηλώνει ενίσχυση συντονισμού

3. Σχήμα Λειτουργικής Εκτροπής (ODS)

• Μετρήστε τους κραδασμούς σε πολλά σημεία της κατασκευής ταυτόχρονα
• Δημιουργήστε κινούμενη απεικόνιση της δομικής κίνησης
• Αποκαλύπτει ποια δομική λειτουργία είναι ενεργή
• Αναγνωρίζει κόμβους και αντικόμβους

Λύσεις και μετριασμός

Διαχωρισμός συχνότητας

Αλλαγή ταχύτητας λειτουργίας

• Εάν ο εξοπλισμός μεταβλητής ταχύτητας λειτουργεί μακριά από συντονισμό
• Αλλάξτε τα μεγέθη της τροχαλίας του κινητήρα για να ρυθμίσετε την ταχύτητα
• Χρησιμοποιήστε το VFD για να επιλέξετε μη συντονισμένη ταχύτητα
• Μπορεί να μην είναι πρακτικό εάν η ταχύτητα καθορίζεται από τις απαιτήσεις της διεργασίας

Τροποποίηση Δομικής Φυσικής Συχνότητας

• Προσθήκη Μάζας: Μειώνει τη φυσική συχνότητα (f ∝ 1/√m)
• Προσθήκη ακαμψίας: Αυξάνει την ιδιοσυχνότητα (f ∝ √k)
• Αφαίρεση υλικού: Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μείωση της μάζας μπορεί να μετατοπίσει τον συντονισμό
• Δομική τροποποίηση: Προσθέστε ενισχύσεις, ενισχυτικά στοιχεία ή ενισχύσεις

Προσθήκη απόσβεσης

Περιορισμένη Απόσβεση Στρώσης

• Ιξωδοελαστικό υλικό απόσβεσης συνδεδεμένο με τη δομή
• Αποτελεσματικό για πάνελ και πλαίσια λαμαρίνας
• Μειώνει το πλάτος της κορυφής συντονισμού
• Εμπορικά διαθέσιμες θεραπείες απόσβεσης

Ρυθμισμένα αμορτισέρ μάζας

• Προσθήκη δευτερεύοντος συστήματος ελατηρίου μάζας συντονισμένου στην προβληματική συχνότητα
• Απορροφά ενέργεια, μειώνει τους κραδασμούς της κύριας δομής
• Αποτελεσματικό αλλά απαιτεί προσεκτικό σχεδιασμό και ρύθμιση

Δομικά Υλικά Απόσβεσης

• Ελαστικά μαξιλαράκια ή μονωτικά σε στρατηγικά σημεία
• Υγροποιητικές ενώσεις που εφαρμόζονται σε επιφάνειες
• Αποσβεστήρες τριβής στις αρθρώσεις

Απομόνωση

• Εγκαταστήστε μονωτές κραδασμών μεταξύ του μηχανήματος και της βάσης
• Αποσυνδέει τους κραδασμούς της μηχανής από τη δομή
• Αποτελεσματικό εάν η φυσική συχνότητα του απομονωτή < 0,5× συχνότητα διέγερσης
• Απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός για την αποφυγή δημιουργίας νέων προβλημάτων συντονισμού

Μειώστε τη διέγερση

• Βελτιώ ποιότητα ισορροπίας για τη μείωση της διέγερσης 1×
• Ευθυγράμμιση ακριβείας για μείωση της διέγερσης 2×
• Επίλυση μηχανικών προβλημάτων που μειώνουν το πλάτος των δυνάμεων
• Μειώνει τα συμπτώματα αλλά δεν εξαλείφει το δυναμικό συντονισμού

Πρόληψη στο Σχεδιασμό

Κριτήρια Σχεδιασμού Θεμελίων

• Φυσική συχνότητα θεμελίωσης > 2× μέγιστη συχνότητα λειτουργίας (αποφύγετε τον συντονισμό παραπάνω)
• Ή < 0,5× ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας (μονωμένη θεμελίωση)
• Αποφύγετε το εύρος 0,5-2,0 όπου είναι πιθανός ο συντονισμός
• Συμπερίληψη δυναμικής ανάλυσης στη φάση σχεδιασμού

Δομικός Σχεδιασμός

• Σχεδιασμός για επαρκή ακαμψία σε σχέση με τις συχνότητες εξαναγκασμού
• Αποφύγετε ελαφρά φορτισμένες κατασκευές που είναι επιρρεπείς σε συντονισμό
• Χρησιμοποιήστε νευρώσεις και ενισχυτικά στοιχεία για να αυξήσετε τη συχνότητα
• Εξετάστε το ενδεχόμενο προσθήκης εγγενούς απόσβεσης (σύνθετα υλικά, αρθρώσεις με τριβή)

Ο δομικός συντονισμός μπορεί να μετατρέψει τις μικρές πηγές κραδασμών σε σημαντικά προβλήματα μέσω των φαινομένων ενίσχυσης. Ο εντοπισμός των δομικών συντονισμών μέσω δοκιμών κρούσης και λειτουργικών μετρήσεων, σε συνδυασμό με κατάλληλες στρατηγικές μετριασμού, είναι απαραίτητος για την επίτευξη αποδεκτών επιπέδων κραδασμών σε εγκαταστάσεις όπου η δομική δυναμική επηρεάζει σημαντικά τη συνολική συμπεριφορά των κραδασμών της μηχανής.

---

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο