Comprender la resonancia de montaje
Definición: ¿Qué es la resonancia de montaje?
Resonancia creciente es un resonancia condición en la que el sistema de montaje —incluidos los aisladores de vibración, los rieles de montaje, los soportes, las plataformas o el conjunto completo del equipo sobre sus soportes— vibra en uno de sus puntos de contacto. frecuencias naturales En respuesta a la excitación de la maquinaria giratoria, se crea una situación en la que toda la máquina montada rebota, se balancea u oscila como un cuerpo rígido sobre sus soportes, con amplitudes que superan con creces las que se producirían con un montaje rígido.
La resonancia de montaje es particularmente común en equipos que utilizan sistemas de aislamiento de vibraciones, pero también puede ocurrir en instalaciones convencionales con montaje rígido si la estructura de montaje es insuficiente. rigidez. Este fenómeno es un factor clave a considerar en el diseño de aislamiento de vibraciones y debe evitarse o controlarse cuidadosamente mediante la selección adecuada del aislador y el diseño del sistema de montaje.
Frecuencias naturales del sistema de montaje
Modos de cuerpo rígido en aisladores
Los equipos con aisladores de vibración tienen seis frecuencias naturales de cuerpo rígido:
Modos de traslación (3)
- Rebote vertical: Movimiento de arriba hacia abajo, típicamente a la frecuencia más baja (5-15 Hz para aislamiento típico).
- Traslaciones horizontales (X e Y): Movimientos laterales, generalmente de 1,5 a 2 veces la frecuencia vertical
Modos de rotación (3)
- Rollo: Rotación alrededor del eje longitudinal
- Paso: Rotación alrededor del eje transversal
- Guiñada: Rotación alrededor del eje vertical
- Frecuencias: Normalmente entre 10 y 30 Hz, dependiendo de las dimensiones del equipo y la ubicación del centro de gravedad.
Modos acoplados
- Si los aisladores no son simétricos o el centro de gravedad no está centrado, los modos se acoplan.
- La traslación y la rotación ocurren simultáneamente.
- Crea patrones de movimiento complejos
- Más difícil de analizar y corregir
Cuando se produce la resonancia de montaje
Resonancia del sistema de aislamiento
El escenario de resonancia de montaje más común:
- Intención del diseño: Los aisladores se seleccionaron para tener una frecuencia natural de entre 1/3 y 1/5 de la velocidad de funcionamiento de la máquina.
- Problema: Si la máquina funciona por debajo de la velocidad de diseño o supera la frecuencia del aislador durante el arranque, se producirá una interrupción.
- Síntoma: Vibración severa a velocidades cercanas a la frecuencia natural del aislador
- Duración: Ocurre únicamente en un rango de velocidad específico.
Resonancia de riel o patín
- Los rieles de montaje o los patines de los equipos tienen sus propios modos de flexión.
- Frecuencias típicas: 15-50 Hz dependiendo de la luz y la rigidez.
- Todo el conjunto del equipo se balancea sobre los rieles.
- Común en paquetes de equipos modulares
Resonancia de soporte o abrazadera
- Equipos montados en la pared o en el techo sobre soportes
- El soporte o brazo de apoyo tiene una frecuencia natural.
- El movimiento del equipo se amplifica cuando la frecuencia coincide
- Puede transmitir vibraciones a la estructura del edificio.
Identificación diagnóstica
Indicadores clave
- Amplificación: Vibración en el soporte >> vibración en el equipo
- Balanceo/Rebote: Movimiento visible de toda la máquina
- Sensible a la velocidad: Severo solo en un rango de velocidad estrecho
- Baja frecuencia: Normalmente, el rango de frecuencia es de 5 a 30 Hz para sistemas aislados.
- Relaciones de fase: Todos los puntos de montaje se mueven en fase (modo rebote) o en contrafase (modo balanceo).
Procedimiento de diagnóstico
- Identificar la frecuencia de resonancia: En espectro de vibración cima
- Soportes para pruebas de impacto: Prueba de impacto para determinar la frecuencia natural del montaje
- Comparar: Si la frecuencia de resonancia es aproximadamente igual a la frecuencia natural del montaje, se confirma la resonancia del montaje.
- Medir en múltiples ubicaciones: Comprobar las relaciones de fase entre los puntos de montaje
- Evaluar la forma modal: Determinar si se trata de un modo de rebote, balanceo o acoplamiento.
Soluciones
Para resonancia del sistema de aislamiento
Cambiar la rigidez del aislador
- Aisladores más rígidos: Eleva la frecuencia natural por encima de la velocidad de funcionamiento
- Aisladores más suaves: Reduce la frecuencia por debajo del rango de arranque (si el equipo lo tolera).
- Selección: La frecuencia del aislador debe ser < 1/3 de la velocidad mínima de funcionamiento
Añadir amortiguación
- Utilice aisladores con amortiguación incorporada (elastómeros frente a muelles de acero).
- Añadir amortiguadores viscosos o amortiguadores de fricción
- Reduce la amplitud del pico de resonancia incluso si se mantiene la coincidencia de frecuencia.
Mejora de la instalación del aislador
- Asegúrese de que todos los aisladores estén correctamente cargados (sin estar torcidos ni atascados).
- Verifique que los aisladores sean adecuados para el peso real del equipo.
- Compruebe si hay aisladores confiscados o deteriorados.
- Asegúrese de colocarlo simétricamente con respecto al centro de gravedad.
Para resonancia de montaje estructural
Estructura de montaje reforzada
- Añadir refuerzos a los rieles o patines.
- Aumentar el grosor de los soportes o añadir refuerzos.
- Acortar tramos sin soporte
- Unir los puntos de montaje
Cambiar la configuración de montaje
- Añadir soportes intermedios para reducir los tramos
- Reubicar los puntos de montaje en ubicaciones más rígidas
- Utilice herrajes de montaje más robustos.
Soluciones operativas
- Restricción de velocidad: Evite operar a velocidades resonantes.
- Aceleración rápida: Atraviese rápidamente la resonancia durante el arranque
- Reducir la excitación: Mejorar balance para minimizar la forzante en la frecuencia de resonancia
Consideraciones especiales
Diseño de aislamiento de vibraciones
Un diseño adecuado del sistema de aislamiento evita la resonancia de montaje:
- Relación de frecuencia: Faislador < 0,3 × fmínimo operativo
- Transmisibilidad: En resonancia, la transmisibilidad puede ser > 10 (amplificación, no aislamiento).
- Rango de funcionamiento: Asegúrese de que todas las frecuencias de funcionamiento sean superiores a 2-3 veces la frecuencia del aislador para un aislamiento eficaz.
- Consideraciones para startups: Aceptar alta vibración pasando por resonancia si es breve
Equipo acoplado
Equipos accionados por motor sobre placa base común:
- Todo el conjunto dispone de modos de cuerpo rígido en los soportes.
- La vibración del motor y del equipo accionado se transmite a través de la placa base.
- La resonancia puede ser excitada por cualquiera de las dos máquinas.
- Requiere tratarlo como un sistema completo, no como máquinas individuales.
Herramientas de medición y análisis
Análisis modal
- Caracterización completa de todos los modos del sistema de montaje
- Identifica la frecuencia, la amortiguación y la forma modal para cada modo.
- Proporciona datos para modificaciones de diseño.
- Puede realizarse experimentalmente o mediante análisis de elementos finitos (FEA).
Forma de deflexión operativa (ODS)
- Visualizar el patrón de movimiento real durante el funcionamiento
- Distingue la resonancia de montaje de la resonancia del rotor.
- Indica qué modo está activo (rebote, balanceo, etc.).
- Guías para la colocación de modificaciones de rigidez
La resonancia de montaje puede generar vibraciones severas incluso en maquinaria bien mantenida y correctamente equilibrada. Comprender las frecuencias naturales de los sistemas de montaje, en particular los sistemas de aislamiento de vibraciones, y garantizar una separación de frecuencia adecuada con respecto a las velocidades de operación es fundamental para un control eficaz de las vibraciones en instalaciones de equipos rotativos.
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