Mehaanilise vibratsiooni summutuse mõistmine

Definitsioon: Mis on summutus?

Summutus on nähtus, mille käigus vibratsioonienergia hajub või muundub dünaamilises süsteemis teisteks vormideks, peamiselt soojuseks. See on mehhanism, mis põhjustab vibratsioonide vaibumist ja lõpuks lakkamist pärast ergastusallika eemaldamist. Lihtsamalt öeldes on summutus liikumistakistus, mis toimib vibratsiooni vastu. Igal reaalsel mehaanilisel süsteemil on mingil määral summutust; ilma selleta võnguks struktuur, kui see on ergastatud oma loomulikul sagedusel, lõpmata suure amplituudiga.

Summutuse kriitiline roll masina dünaamikas

Summutus on masinaehituses ja vibratsioonianalüüsis fundamentaalne ja kriitilise tähtsusega omadus. Selle peamine ülesanne on kontrollige vibratsiooni amplituude resonantsilKui masina töökiirus läheneb ühele oma loomulikele sagedustele (kriitiline kiirus), on summutus ainus tegur, mis piirab vibratsiooni kasvu hävitava tasemeni. Hästi summutatud süsteem suudab kriitilise kiiruse läbida hallatava ja kontrollitud vibratsioonitipuga, samas kui halvasti summutatud süsteem võib kogeda katastroofilist riket.

Piisava summutuse peamised eelised on järgmised:

• Hoiab ära katastroofilise resonantsi: See on peamine kaitse kriitilisel kiirusel vibratsiooni ülekoormuse vastu.
• Parandab süsteemi stabiilsust: Rootori dünaamikas aitab summutus vältida iseenesest ergastatud vibratsioone, nagu õli keerlemine ja vibratsioon.
• Vähendab settimisaega: See võimaldab süsteemil pärast šokki või mööduvat sündmust kiiremini tasakaaluseisundisse naasta.
• Minimeerib müra ja väsimust: Üldise vibratsioonitaseme vähendamisega vähendab summutus mürakiirgust ja vähendab mehaaniliste komponentide väsimuspinget.

Summutusmehhanismide tüübid

Energiat saab hajutada mitmel viisil, mis viib erinevat tüüpi summutuseni:

1. Viskoosne summutus

See on kõige sagedamini modelleeritud summutuse tüüp. See tekib siis, kui keha liigub läbi vedeliku ja summutusjõud on proportsionaalne keha kiirusega. Klassikaline näide on auto vedrustuse amortisaator. Pöörlevates masinates on õlifilm vedelikukilega laagrites on viskoosse summutuse peamine allikas ja oluline kiirete rootorite stabiilsuse jaoks.

2. Struktuurne summutus (hüstereetiline summutus)

Seda tüüpi summutus tuleneb materjali enda sisemisest hõõrdumisest selle deformeerumisel. Kui materjali tsükliliselt koormatakse, kaob iga tsükli jooksul osa energiast soojusena. Kuigi see sisemine summutus on sageli väike, on see kõikide materjalide loomupärane omadus ja võib olla oluline paljude ühenduste ja kinnitusdetailidega ehitatud konstruktsioonides.

3. Coulombi summutus (kuivhõõrdumine)

See summutus tuleneb kahe kuiva pinna vahelisest hõõrdumisest, mis hõõrduvad üksteise vastu. Summutusjõud on konstantne ja alati liikumissuunale vastupidine. Näiteks piduriklotsi hõõrdumine piduriketta vastu.

4. Aerodünaamiline summutus

See on õhu või muu gaasi poolt liikuvale objektile tekitatud takistus. See on üldiselt oluline ainult suurte ja kiiresti liikuvate konstruktsioonide, näiteks turbiinilabade või ventilaatori tiivikute puhul.

Kuidas summutust mõõdetakse ja kvantifitseeritakse?

Sumbuvust on sageli raske esimeste printsiipide põhjal arvutada ja see määratakse tavaliselt eksperimentaalselt. Seda kvantifitseeritakse mitme seotud termini abil:

• Summutussuhe (ζ – dzeeta): Kõige levinum dimensioonita mõõt. See on süsteemi tegeliku summutuse ja summutuse hulga suhe, mis on vajalik süsteemi "kriitiliseks summutuseks" (tasakaalu taastamiseks ilma võnkumiseta). Tüüpilise mehaanilise konstruktsiooni summutussuhe võib olla 0,01 kuni 0,05 (kriitilise summutuse vahemikus 1% kuni 5%).
• Q-tegur (kvaliteeditegur): Süsteemi summutuse alahindamise mõõt. See esindab vibratsiooni võimendamist resonantsil. Kõrge Q-tegur tähendab madalat summutust ja väga teravat, suure amplituudiga resonantsi tippu. (Q ≈ 1 / 2ζ).
• Logaritmiline kahanemine: Meetod sumbuvussuhte arvutamiseks vaba vibratsiooni sumbumiskiiruse põhjal, näiteks „rõngas-allahindlustesti“ või „tõmbamistesti“ ajal.

Masina summutuse allikate tuvastamine ja mõistmine on resonantsiprobleemide tõrkeotsinguks ja pikaajalise tööstabiilsuse tagamiseks ülioluline.

← Tagasi põhiindeksi juurde