Määratlus: Mis on loomulik sagedus?

Kiire vastus

Omavõrra sagedus on sagedus, millega mehaaniline süsteem pärast tasakaalust väljumist vabalt võngub. See on määratud süsteemi mass ja jäikus: fn = (1/2π) × √(k/m), kus k on jäikus (N/m) ja m on mass (kg). Kui välise jõu sagedus langeb kokku omalaadsusega, resonants tekib - vibratsiooni amplituud võib suureneda 10-50 korda ja põhjustada katastroofilise rikke. Pöörlevate masinate puhul on kriitiline kiirus (RPM) = fn × 60. Kiirhinnangu tegemiseks kasutatakse staatilist läbipaindumist: fn ≈ 15.76 / √δmm.

A loomulik sagedus on konkreetne sagedus, millega füüsikaline objekt või süsteem võngub, kui seda häiritakse tasakaalupositsioonist ja lastakse seejärel vabalt võnkuda ilma välise liikumapaneva jõuta. See on objektile omane, fundamentaalne omadus, mis on täielikult määratud selle füüsikaliste omadustega - peamiselt selle vibratsiooniga. mass (inertsus) ja selle jäikus (elastsus). Igal füüsikalisel objektil, alates kitarrikeelest kuni sildade tugipedaalini, on üks või mitu loodussagedust.

Loomulikke sagedusi nimetatakse mõnikord Omavahelised sagedused (saksa sõnast "eigen", mis tähendab "oma" või "iseloomulik"), ja vastavaid vibratsioonimustreid nimetatakse režiimi kujundid või omavormid. Keerukal konstruktsioonil, nagu näiteks masina alus, võib olla sadu loodussagedusi, millest igaüks on seotud unikaalse deformatsioonimustriga - painutamine, keeramine, hingamine, kiikumine jne.

Miks loomulik sagedus vibratsiooni analüüsis oluline on

Pöörlevate masinate puhul ei põhjusta vibratsiooniprobleeme sageli mitte liigsed ergutusjõud (näiteks tasakaalustamatus), vaid õnnetu kokkusattumus, et ergutussagedus langeb kokku konstruktsiooni omaloomingulise sagedusega. Täiesti vastuvõetav tasakaalustamatus võib põhjustada hävitavat vibratsiooni, kui masin töötab struktuuriresonantsil või selle lähedal. Seetõttu on loodussageduste tuvastamine üks tähtsamaid diagnostilisi samme seletamatute kõrgete vibratsioonide uurimisel.

Massi, jäikuse ja loomuliku sageduse seos

Massi, jäikuse ja omane sagedus on üks olulisemaid mõisteid vibratsioonitehnikas. See on nii intuitiivne kui ka matemaatiliselt täpne.

Intuitiivne mõistmine

  • Jäikus (k): Jäigem objektil on kõrgem loodussagedus. Mõelge kitarri keelele: keelde pingutades (pinget/jäikust suurendades) tõuseb helikõrgus (sagedus). Paks teraspael vibreerib palju kõrgemal sagedusel kui sama pikkune õhuke alumiiniumriba.
  • Mass (m): Massiivsemal objektil on alumine loodussagedus. Mõelge laua servast välja ulatuvale joonlauale: pikem ja raskem joonlaud võngub aeglasemalt (madalam sagedus) kui lühem ja kergem joonlaud. Konstruktsioonile kaalu lisamine alandab alati selle omalaadsust.

Põhiline valem

Lihtsa ühe vabadusastmega süsteemi (SDOF) - vedruga ühendatud mass - summutamata loodussagedus on:

Summutamata loomulik sagedus
fn = (1 / 2π) × √(k / m)
fn Hz, k N/m, m kg. Samuti: ωn = √(k/m) rad/s

Sellel valemil on sügavad praktilised tagajärjed:

  • aadressile suurendama fn 2× võrra, siis tuleb suurendada jäikust 4× võrra (ruutjuure tõttu) - või vähendada massi 4× võrra.
  • aadressile vähenemine fn 2× võrra, siis tuleb vähendada jäikust 4× võrra - või suurendada massi 4× võrra.
  • Muutused jäikusele ja massile on kahanev tulu: iga kahekordse fn nõuab parameetri 4× muutmist

Staatilise kõrvalekaldumise otsetee

Üks kõige kasulikumaid praktilisi valemeid vibratsioonitehnikas seostab loodussageduse otseselt staatilise läbipainde raskusjõu all:

Staatilise läbipainde loomulik sagedus
fn = (1 / 2π) × √(g / δ) ≈ 15,76 / √δ
fn Hz, δ mm, g = 9810 mm/s². Väga mugav kiirete hinnangute tegemiseks!

See on märkimisväärselt kasulik, sest staatilist läbipaindumist on sageli lihtne mõõta või hinnata: lihtsalt mõõta, kui palju konstruktsioon masina raskuse all läbipaindub. Masina, mis vajub 1 mm oma tugede külge, vertikaalne omane sagedus on umbes 15,8 Hz (948 pööret minutis). Masina, mis vajub 0,25 mm, on fn ≈ 31,5 Hz (1890 RPM).

Kiire hinnangu koostamine välitingimustes

Kas vajate kiiret loodussageduse hinnangut ilma instrumentideta? Asetage mõõteriist masina laagrikorpuse alla ja jälgige staatilist läbipaindumist, kui masinale rakendatakse raskust (nt paigaldamise ajal). Valem fn ≈ 15.76/√δmm annab märkimisväärselt hea esimese lähendi vertikaalsele põhilisele loodussagedusele.

Mitu vabadusastet

Reaalsed struktuurid ei ole lihtsad SDOF-süsteemid - neil on palju massi, mis on omavahel seotud hajutatud jäikuse kaudu, mille tulemuseks on palju omastussagedusi. Lihtsal jäigal kehal, mis toetub elastsetele tugedele, on kuus omast sagedust, mis vastavad kuuele vabadusastmele: kolm translatsioonilist (vertikaalne, külgmine, aksiaalne) ja kolm rotatsioonilist (veeremine, püstumine, kaldumine). Paindlikul struktuuril on lõpmatult palju mooduseid, kuigi praktikas on tavaliselt olulised ainult mõned kõige madalamad.

Peamine põhimõte on: loodussageduste arv on võrdne mudeli vabadusastmete arvuga.. Lihtsal palgil, mida modelleeritakse 10 ühekordse massiga, on 10 loodussagedust; 10 000 sõlmega piiratud elementide mudelil on 30 000 (3 DOF sõlme kohta) loodussagedust, kuigi ainult mõned tosinad neist võivad olla huvipakkuvas sagedusvahemikus.

Dampingu mõju

Reaalsetel süsteemidel on alati mõningane summutus - hõõrdumine, materjali hüsteerism, kiirgus ümbritsevasse struktuuri, vedeliku takistus jne. Summutusel on kaks mõju:

  • Madaldab veidi tegelikku resonantssagedust: Niisutatud loodussagedus on fd = fn × √(1 - ζ²), kus ζ on summutussuhe. Tüüpiliste mehaaniliste struktuuride puhul (ζ = 0,01-0,05) on see mõju tühine - vähem kui 0,1% vähenemine.
  • Rajab amplituudi resonantsi juures: Ilma summutuseta oleks resonantsi amplituud teoreetiliselt lõpmatu. Resonantsi võimendustegur Q (kvaliteeditegur) on ligikaudu Q = 1/(2ζ). Kergelt summutatud struktuuri puhul, mille ζ = 0,02, on Q = 25 - see tähendab, et vibratsiooni amplituud resonantsi juures on 25× suurem kui see oleks resonantsist eemal. Seetõttu võib isegi väike tasakaalustamatus tekitada kriitilistel kiirustel tohutuid vibratsioone.

Loomulik sagedus ja resonants: Kriitiline seos

Omadussageduse mõiste on inseneriteaduses kriitilise tähtsusega just selle otsese seose tõttu nähtusega, milleks on resonants.

Mis on resonants?

Resonants tekib siis, kui süsteemile rakendatakse perioodilist välist jõudu sagedusega, mis on võrdne või väga lähedal ühele selle omalaadsest sagedusest. Kui see juhtub, neelab süsteem välise jõu energiat maksimaalse tõhususega, põhjustades vibratsiooni amplituudi järsu kasvu. Iga sundfunktsiooni tsükkel lisab süsteemile energiat täpselt sünkroonis süsteemi loomuliku võnkumisega, suurendades amplituudi tsüklihaaval, kuni kas summutamine piirab edasist kasvu või konstruktsioon ebaõnnestub.

Võimendustegur

Vibratsiooni suurenemine resonantsi korral sõltub oluliselt süsteemi summutusest. Dünaamiline võimendustegur (DMF) kirjeldab, kui palju suurem on dünaamiline reaktsioon võrreldes staatilise läbipaindumisega, mida sama jõud tekitaks:

Dünaamiline suurendustegur
DMF = 1 / √[(1 - r²)² + (2ζr)²]
r = fsundides/fn (sageduse suhe), ζ = summutussuhe. R = 1 korral: DMF ≈ 1/(2ζ)
Summutussuhe (ζ) Tüüpiline süsteem Q-faktor (≈ 1/2ζ) Resonantsi võimendamine
0.005 Keevitatud teraskonstruktsioon, summutamata 100 100× staatiline läbipaine
0.01 Terasraam, poltidega ühendused 50 50× staatiline läbipaine
0.02 Tüüpiline masinate struktuur 25 25× staatiline läbipaine
0.05 Betoonvundament, poltidega ühendused 10 10× staatiline läbipaine
0.10 Kummiga kinnitatud, hästi summutatud 5 5× staatiline läbipaine
0.20 Väga summutatud (viskoosne amortisaator) 2.5 2,5× staatiline läbipaine

Miks resonants on ohtlik

Resonants on eriti petlik, sest vibratsiooni amplituud võib olla 10-100× suurem, kui ainult sundmõõtme põhjal eeldatakse. Rootor, millel on 50 µm tasakaalustamata ekstsentrilisus ja mis tekitab 1 mm/s vibratsiooni mitteresonantsel kiirusel, võib tekitada 25-50 mm/s resonantsi korral - see on piisav, et hävitada laagrid, väsitada poldid, lõhkuda keevisõmblused ja põhjustada seadmete kaskaadseid rikkeid.

Ajalooline näide - Tacoma Narrows Bridge (1940)

Tacoma Narrows Bridge'i kokkuvarisemine on endiselt üks kõige dramaatilisemaid resonantsnäiteid inseneriteaduse ajaloos. Tuulejõud, mille sagedus oli lähedal silla väändeomadussagedusele, põhjustasid silla teki võnkumist suureneva amplituudiga, kuni tekkis konstruktsiooni purunemine. See sündmus tõi kaasa põhimõttelised muutused sillaehituses ja seda uuritakse igas struktuuridünaamika kursuses kogu maailmas. Kaasaegsed insenerid viivad rutiinselt läbi modaalanalüüsi, et tagada konstruktsioonide projekteerimine prognoositavatest ergutussagedustest eemale.

Pöörlevate masinate kriitilised pöörlemiskiirused

Pöörlevate masinate puhul on loodussageduse kõige olulisem ilming on kriitiline kiirus - pöörlemissagedus, mille puhul võlli pöörlemissagedus (1× pöörlemissagedus) langeb kokku rootori-laagri-tugisüsteemi loodussagedusega. Kui masin töötab kriitilisel pöörlemiskiirusel, erutab 1× tasakaalustamata jõud omaalgsagedust, tekitades tugevat resonantsvibratsiooni.

Kriitiliste kiiruste tüübid

  • Jäigad kehakriitilised seadmed: Tekivad siis, kui võlli kiirus vastab rootori omane sagedus laagritugede peal, kusjuures võll ise jääb sisuliselt sirgeks. Need on tavaliselt esimene ja teine kriitiline režiim (põrke- ja kivimood) ning need esinevad madalamatel pööretel. Jäiga keha kriitilisi režiime saab muuta, muutes laagrite jäikust või tugikonstruktsiooni massi.
  • Paindliku rootori kriitilised väärtused (paindekriitilised väärtused): Tekib, kui võlli kiirus vastab võlli paindumisdeformatsiooniga seotud loodussagedusele. Esimene paindekriitika hõlmab tavaliselt võlli paindumist poolsinusekujuliseks. Need on ohtlikumad, sest nendega kaasnevad suured läbipainded võlli keskosas ja neid ei saa kontrollida ainult laagrimuutustega - muuta tuleb võlli enda geomeetriat.

Eraldusmarginaal

Tööstusstandardid (nt API 610, API 617) nõuavad minimaalset eraldusruum töökiiruse ja kriitiliste kiiruste vahel:

  • API tüüpiline nõue: Käitamiskiirus peab olema vähemalt 15-20% kaugusel mis tahes külgmisest kriitilisest kiirusest (summutamata).
  • Üldine hea tava: 20% varu loetakse minimaalseks; kriitiliste seadmete puhul eelistatakse 30% varu.
  • VFD-ajamiga seadmed: Muutuva sagedusega ajamid muudavad töökiirust, mis võib olla kriitiline. Kogu tööpiirkonda tuleb kontrollida ja kriitilised kohad selles vahemikus tuleb tuvastada ja välistada või programmeerida kiiret läbimist.
Praktiline mõju väljade tasakaalustamisele

Kriitilise kiiruse lähedal (kuid ohutult üle selle) töötava masina väljatasakaalustamisel erineb tasakaalustamatuse ja vibratsioonivastuse vaheline faasisuhe sellest, mida oodatakse "alla resonantsi" masina puhul. Vibratsioonisignaal võib olla 90-180° raskest kohast eespool, mitte faasis. Hea tasakaalustusseadmed tegeleb sellega automaatselt katse-kaaluga vastuse mõõtmise kaudu, kuid analüütik peaks olema teadlik, et peaaegu kriitiline toiming raskendab lihtsat vektoranalüüsi.

Kuidas tuvastatakse looduslikud sagedused?

Masina või konstruktsiooni omastussageduste tuvastamine on põhiline diagnostiline oskus. On olemas mitu meetodit, alates lihtsatest kuni keerukate meetoditeni:

1. Löögitestimine (löögitest)

Kõige tavalisem ja praktilisem eksperimentaalne meetod konstruktsiooni omastussageduste kindlaksmääramiseks. Menetlus hõlmab masina või konstruktsiooni löömist (kui see on mitte töötab) mõõteriistaga varustatud löökvasaraga ja mõõdab sellest tulenevat vibratsiooni kiirendusanduriga. Vasara löök sisestab üheaegselt energiat laias sagedusvahemikus ja struktuur "heliseb" loomulikult oma loomulikel sagedustel, tekitades selged piigid saadud FFT spektris.

Praktiline menetlus

Seadmete ettevalmistamine

Paigaldage kiirendusmõõtur konstruktsiooni huvipakkuvasse punkti (tavaliselt laagrikorpus või tugikonstruktsioon). Ühendage FFT-analüsaator või andmekoguja, mis on konfigureeritud löögikatseteks (ajamõõtmeline vallandaja, sobiv sagedusvahemik, tavaliselt 0-1000 Hz konstruktsiooni resonantside jaoks).

Valige haamri tipp

Erineva kõvadusega löökvasara otsad tekitavad erinevaid sagedusalasid. Pehmed kummist otsad ergutavad 0-200 Hz; keskmiselt plastist otsad ergutavad 0-500 Hz; kõvad terasest otsad ergutavad 0-5000 Hz. Valige ots, mis katab konkreetse katse jaoks huvipakkuva sagedusvahemiku.

Streik ja rekord

Lööge konstruktsioonile kindlalt ühe puhta löögiga. Vältige topeltlööki (põrgatamist). Analüsaator peaks jäädvustama ajalise lainekuju, mis näitab lööki ja sellest tulenevat vaba vibratsiooni kadumist. Selle vastuse FFT näitab piikidena loodussagedusi.

Keskmine mitu tabamust

Võtke 3-5 keskmist, et parandada signaali-müra suhet ja kinnitada järjepidevust. Kui sagedusvastusfunktsioon (FRF) varieerub tabamuste vahel märkimisväärselt, kontrollige topelt tabamusi, halba kiirendusmõõturi paigaldust või muutuvaid piirtingimusi.

Looduslike sageduste tuvastamine

Loomulikud sagedused ilmnevad FRF-mõõtkava tippudena. Kinnitage seda faasiplaaniga (loodussagedused näitavad 180° faasinihet) ja koherentsusfunktsiooniga (loodussagedustel peaks olema ligikaudu 1,0). Salvestage sagedused ja võrrelge neid töökiiruse ja harmooniliste sagedustega.

Bump Test Näpunäiteid välitöödelt

Tehke põrutustest alati koos masinaga kokku pandud kuid ei jookse. Olemissagedused võivad oluliselt muutuda, kui rootor eemaldatakse (mass muutub) või kui masin töötab (güroskoopilised mõjud, laagri jäikus muutub kiirusega, termilised mõjud). Katsetada mitmes suunas (vertikaalne, horisontaalne, aksiaalne), et leida kõik asjakohased režiimid. Korrake pärast mis tahes struktuurimuudatust, et kontrollida, kas muudatus saavutas soovitud mõju.

2. Run-Up / Coast-Down Test

Jooksvate masinate puhul on üles- või allakäigukatse kõige praktilisem viis pöörlevate jõudude poolt ergastatud loodussageduste kindlakstegemiseks. Kui masina kiirus muutub, läbib 1× tasakaalustamata jõud (ja muud kiirusest sõltuvad jõud) erinevaid sagedusi. Kui sundsagedus ületab loodussageduse, ilmneb vibratsiooni amplituudil selge tipp - see on selle loodussageduse tuvastamine kui kriitiline kiirus.

Katse nõuab samaaegset vibratsioonimõõtmist ja tahhomeetri signaali (keyphasor), et korreleerida vibratsiooni amplituud ja faas võlli kiirusega. Andmed esitatakse tavaliselt Bode'i graafikuna (amplituud ja faas sõltuvalt pöörlemissagedusest) või polaarselt (amplituud × faasivektor sõltuvalt pöörlemissagedusest). Mõlemad näitavad selgelt kriitilisi pöörlemiskiirusi amplituudi tippudena, millega kaasnevad ~180° faasinihked.

3. Veejooksu/kaskadiplaanide analüüs

Veejooksu (või kaskaadi) graafik on mitme FFT spektri 3D-kujutis, mis on võetud masina eri kiirustel üles- või mahajooksu ajal. See näitab sagedust (horisontaalne), amplituudi (vertikaalne) ja kiirust (sügavustelg). Selles formaadis:

  • Kiirusest sõltuvad liinid (korraldused) ilmuvad diagonaaljoontena: 1×, 2×, 3× jne, mis liiguvad kiiruse kasvades paremale.
  • Looduslikud sagedused ilmnevad vertikaalsete piikidena (fikseeritud sagedus sõltumata kiirusest) - need ei liigu kiiruse muutudes.
  • Resonantsid on nähtav seal, kus kiirusest sõltuv korraldusjoon ristub loodussagedusega, tekitades lokaalse amplituudipiigi

See on üks võimsamaid diagnostikavahendeid, mille abil saab eristada kiirusest sõltuvat vibratsiooni (tasakaalustamatusest, paigutusvigadest jne) struktuurilisest resonantsprobleemist.

4. Lõplike elementide analüüs (FEA)

Projekteerimisfaasis kasutavad insenerid arvutimudeleid, et ennustada komponentide, masinate ja tugikonstruktsioonide loodussagedusi enne nende ehitamist. FEA diskretiseerib struktuuri tuhandeteks väikesteks elementideks, kohaldab õigeid materjaliomadusi (tihedus, elastsusmoodul, Poissoni suhtarv), modelleerib piirtingimused (poltühendused, kandetoed, vundament) ja lahendab omaväärtuse probleemi, et saada välja omastussagedused ja režiimikujud.

FEA on hindamatu väärtusega:

  • Konstruktsioonide projekteerimine resonantsi probleemide vältimiseks enne valmistamist
  • "Mis oleks, kui" analüüsi tegemine: mis juhtub, kui me lisame jäigastuse? Kui muudame kandevälja? Kasutame teist materjali?
  • Keerukate geomeetriate modaalse käitumise prognoosimine, mida on raske eksperimentaalselt katsetada.
  • Katsetulemuste valideerimine mõõdetud ja prognoositud loodussageduste korrelatsiooni abil

5. Operatiivne modaalanalüüs (OMA)

Suhteliselt kaasaegne meetod, mis võimaldab jooksva masina omastussagedusi ja moodi kujundeid eraldada, kasutades ainult reageerimisandmeid - kontrollitud ergutus (haamer või raputaja) ei ole vajalik. OMA kasutab täiustatud algoritme (nt stohhastiline alamruumi identifitseerimine), mis käsitlevad masina tööjõudu kui "valget müra". See on eriti väärtuslik suurte või kriitiliste seadmete puhul, mida ei saa põrutuskatseteks välja lülitada või mille käitamise piirtingimused erinevad oluliselt seisakutingimustest.

Praktilised näited tööstuslikest masinatest

Juhtum 1: Vertikaalne pump liigne vibratsioon

Probleem: Vertikaalse turbiinpumbaga, mis töötab 1780 pöörlemissagedusel (29,7 Hz), ilmneb 12 mm/s vibratsioon 1× pöörlemissagedusel mootori peal. Tasakaalustamise katsed vähendavad ajutiselt vibratsiooni, kuid see taastub mõne nädala jooksul.

Uurimine: Mootori/pumba koostu põrutustest näitab, et loomulik sagedus on 28,5 Hz - ainult 4% alla töökiiruse. Süsteem töötab resonantsribal.

Lahendus: Mootorijalale on lisatud terastugi, mis suurendab jäikust. Muudatusjärgne põrutuskatse näitab, et omane sagedus on tõusnud 42 Hz-ni (42% üle töökiiruse). Vibratsioon langeb 2,5 mm/s ilma tasakaalustamiskorrektsioonita - see kinnitab, et algpõhjus oli resonants, mitte tasakaalustamatus.

Juhtum 2: ventilaatori fondi resonants

Probleem: Suur indutseeritud tõmbeventilaator terasraamiga vundamendil töötab kiirusel 990 pööret minutis (16,5 Hz). Vundament näitab 8 mm/s vibratsiooni 1× pöörlemiskiirusel, samas kui ventilaator ise näitab ainult 2 mm/s laagrikorpuse juures.

Uurimine: Asjaolu, et vundament vibreerib rohkem kui allikas (ventilaator), on klassikaline resonantsi näitaja. Löökkatse näitab, et vundamendi külgsuunaline omane sagedus on 17,2 Hz - 4% piires töökiirusest.

Lahendus: Kaaluti kahte võimalust: (1) lisada vundamendile massi (madalam fn) või (2) lisada jäikust (tõsta fn). Vundamendiraamile lisatakse risttuged, mis tõstavad fn kuni 24 Hz. Vundamendi vibratsioon langeb 1,8 mm/s.

Juhtum 3: torustiku resonants pumba BPF juures

Probleem: Torustik, mis on ühendatud 5-kilbilise tsentrifugaalpumbaga, mis töötab 1480 pöörlemissagedusel, näitab tugevat vibratsiooni 123 Hz juures (= 5 × 24,7 Hz, labade läbisõidu sagedus). Toruklambrid lõdvenevad ja keevitatud tugede juures tekivad väsimusrebenid.

Uurimine: Mõjutatud toruosa põrkeproov näitab, et selle loodussagedus on 120 Hz - peaaegu täpselt pumba labade läbisõidu sagedusel (5 × pöörlemissagedus = 123 Hz).

Lahendus: Tugiplaadi keskele on paigaldatud täiendav torutugi, mis tõstab tugiplaadi omastussageduse 185 Hz-ni. Mõnede paigaldiste puhul võib olla tõhus ka häälestatud vibratsioonipüüdja (dünaamiline neeldur) lisamine toru antisõlme juures. Pärast toe lisamist väheneb torustiku vibratsioon 85% võrra.

Strateegiad resonantsprobleemide vältimiseks

Parim aeg resonantsiga tegelemiseks on projekteerimise ajal, kuid seda saab parandada ka kohapeal. On kolm põhilist strateegiat:

1. Detune - muutke loomulikku sagedust

Liigutage loodussagedus ergutussagedusest eemale. Nõutakse minimaalset eraldusruumi (tavaliselt 20-30%). Võimalused hõlmavad järgmist:

  • Suurendage jäikust: Lisage tugevdused, jäigastused, sidemed, paksemad plaadid või betoonist täidis. See tõstab fn. Kõige tavalisem kinnitus struktuuridele, mis resoneerivad allpool töökiirust.
  • Lisage mass: Lisamassi kinnitamine (terasplaadid, betoon). See vähendab fn. Kasutatakse siis, kui omalaadsus on vahetult üle ergutussageduse ja seda on lihtsam madalamale viia.
  • Muuda laagri jäikus: Kriitiliste võllide puhul võib laagrivaru, eelkoormuse või tüübi muutmine muuta kriitilist pöörlemiskiirust. Kõvemad laagrid tõstavad kriitilisi väärtusi; pehmemad laagrid alandavad neid.
  • Muutke võlli geomeetriat: Paindekriitiliste väärtuste puhul suurendab võlli läbimõõdu suurendamine kriitilist kiirust (jäikus suureneb kiiremini kui mass). Laagrite vahekauguse lühendamine tõstab samuti kriitilist väärtust.

2. Damp - vähendage amplituudi resonantsi juures

Kui loodussagedust ei ole võimalik erutusest eemale viia, lisage summutus, et piirata resonantsi amplituudi ulatust. Võimalused on järgmised:

  • Piiratud kihi summutamine: Viskoelastiline materjal, mis on paigutatud struktuuriplaatide vahele - väga tõhus paneelide ja korpuse resonantside puhul.
  • Viskoossed summutid: Squeeze-film või viskoossed dashpot-dampoonid, mida tavaliselt kasutatakse turbomasinate laagritugedes.
  • Timmitud vibratsioonipehmendused: Probleemsagedusele häälestatud massi-vedrustussüsteem, mis on kinnitatud vibreeriva konstruktsiooni külge. Neeldur vibreerib antifaasiliselt, tühistades struktuuri liikumist sihtsagedusel.
  • Polditud ühendused: Poltühenduste arvu suurendamine (võrreldes keevitatud ühendustega) toob kaasa hõõrdumise summutamise mikrolibisemise kaudu ühenduskohtade liideseisundites.

3. Vähendage erutusjõudu

Kui häälestamine ega summutamine ei ole otstarbekas, vähendage sundvoolu suurust:

  • Parem tasakaalustamine: Vähendage 1× ergastust, tasakaalustades tihedama G-klass - isegi kui see ei ole resonants, vähendab see jõudu, mis on saadaval mis tahes resonantsi ergutamiseks.
  • Täpne joondamine: Vähendage 2× eksitusest tulenevat erutust
  • Kiiruse muutmine: Kui masin on VFD-ajamiga, välistage resonantskiirus tööpiirkonnast või programmeerige kiire läbiminek läbi resonantspiirkonna.
  • Isolatsioon: Paigaldage vibratsiooni isolaatorid, et takistada erutuse jõudmist resonantskonstruktsioonini.
20% rusikareegel

Tegelikkuses tuleb püüda saavutada vähemalt 20% vahe mis tahes loodussageduse ja mis tahes olulise ergutussageduse vahel. Kriitiliste rakenduste puhul (energiatootmine, avameri, lennundus) eelistatakse 30% või rohkem. See ei kehti mitte ainult 1× pöörlemissageduse, vaid ka 2× (paigutushälve), labade/laine läbisageduste, hammasrataste võrgusageduste ja mis tahes muude perioodiliste ergutussageduste kohta. Põhjalik resonantsi vältimise analüüs võrdleb kõik ergutussageduste vastu kõik süsteemi loomulikud sagedused.

Omadussageduse ja selle ohtliku seose mõistmine resonantsiga on vibratsioonianalüüsi ja masinate töökindluse tagamise praktika põhialuseks. Iga vibratsioonianalüütik peaks olema pädev omaloominguliste sageduste tuvastamisel katsete abil, nende seose tõlgendamisel töötingimustega ja asjakohaste parandusmeetmete soovitamisel, kui leitakse, et resonants aitab kaasa vibratsiooniprobleemile.

← Tagasi sõnastiku indeksisse