Iseergutatud vibratsiooni mõistmine

1. Definitsioon: Mis on iseergastuv vibratsioon?

Iseergutatud vibratsioon (tuntud ka kui iseeneslikult esilekutsutud või ebastabiilne vibratsioon) on eriti ohtlik vibratsioonitüüp, kus süsteemi liikumine kutsub esile jõud, mis omakorda seda liikumist toetavad või võimendavad. See loob tagasisideahela, kus vibratsiooni amplituud võib kasvada, mõnikord katastroofilise tasemeni, ilma et väline sundsagedus vastavalt suureneks.

See erineb põhimõtteliselt sunnitud vibratsioonist, näiteks tasakaalutus või joondusviga, kus vibratsioon on otsene reaktsioon kindlale perioodilisele sisendile (sundsagedusele). Iseergastuvas süsteemis loob vibratsioon omaenda liikumapaneva jõu.

2. Tagasisideahela mehhanism

Iseärritatud vibratsiooni mehhanismi saab kokku võtta järgmiselt:

1. Süsteem (nt laagris olev rootor) on liikumises.
2. Väike, juhuslik häiring põhjustab kerge nihke või kiiruse muutuse.
3. See liikumise muutus muudab süsteemile mõjuvaid jõude (nt vedeliku rõhk laagris või tööriista lõikejõud).
4. Oluline on see, et see muutunud jõud toimib süsteemile *energiat* lisades, lükates komponenti veelgi kaugemale suunas, kuhu see juba liikus.
5. See suurenenud liikumine tekitab veelgi suurema jõu, mis lisab rohkem energiat ja nii edasi.

See tagasisideahel põhjustab vibratsiooni kasvu, kuni see kas piirdub süsteemi mittelineaarsustega (näiteks järsk peatumine) või viib rikkeni.

3. Iseergutatud vibratsiooni levinumad näited

Mitmed tuntud nähtused masinadiagnostikas on klassikalised näited iseergutatavast vibratsioonist:

• Õlikeeris ja õlivahustaja: Kõige levinumad näited pöörlevates masinates. Vedelikfilmlaagris tekitab pöörlev võll õlikiilu. Häire võib põhjustada õlikiilu enda pöörlema hakkamise (keerisemise) laagri ümber. Selle keerleva kiilu rõhk surub võlli, mis lisab keerisele rohkem energiat. Tekkiv vibratsioon ei ole töökiirusel, vaid subsünkroonsel sagedusel (tavaliselt 0,42–0,48X jooksukiirus).
• Vestlus mehaanikas: Metalli lõikamisel (treimisel või freesimisel) tekib vibratsioon siis, kui lõikeriist hakkab vibreerima. See vibratsioon põhjustab lõigatava laastu paksuse varieerumist. Erinev laastu paksus omakorda põhjustab lõikejõu kõikumist ja see kõikuv jõud võib energiat tagasi tööriista vibratsiooni suunata, põhjustades selle kasvamise ägedaks vibratsiooniks.
• Aerodünaamiline laperdus: Lennuki tiiva vibratsioon, mille puhul tiiva painutus- ja keerdliikumine muudab selle aerodünaamilist profiili. See profiili muutus muudab õhurõhku viisil, mis lisab tiiva liikumisele energiat, mis kontrollimatul juhul võib viia katastroofilise rikkeni.
• Rootori hõõrumised: Seisund, kus rootor puutub kokku paigalseisva osaga. Hõõrdumisest tekkiv hõõrdumine võib rootorit kuumutada, põhjustades selle painutamist. See painutamine suurendab hõõrdejõudu, mis omakorda suurendab kuumust ja painutamist, luues tagasisideahela, mis võib viia kinnikiilumiseni.

4. Peamised omadused ja diagnoos

Iseergutatavatel vibratsioonidel on sageli erinevad omadused FFT spekter:

• Mittesünkroonsed sagedused: Vibratsioon ei ole tavaliselt täisarvuline kordne ega harmooniline töökiirusega. See esineb sageli subsünkroonne sagedus.
• Ebastabiilsus: Amplituud võib olla väga ebastabiilne ja kasvada kiiresti väikeste muutuste korral töötingimustes (kiirus, temperatuur, koormus).
• Äkiline algus: Vibratsioon ei pruugi üldse esineda enne, kui masin ületab teatud kiiruse või koormuse läve, sel hetkel võib see ilmneda äkki ja suure amplituudiga.

Iseergutava vibratsiooni diagnoosimine hõlmab nende iseloomulike mittesünkroonsete tippude tuvastamist ja füüsikaliste mehhanismide mõistmist, mis võivad sellist ebastabiilsust konkreetses masinas põhjustada.

← Tagasi põhiindeksi juurde