درک ارتعاش خود برانگیخته

۱. تعریف: ارتعاش خود برانگیخته چیست؟

ارتعاش خود برانگیخته (همچنین به عنوان ارتعاش خودالقایی یا ناپایدار شناخته می‌شود) نوع بسیار خطرناکی از ارتعاش است که در آن حرکت یک سیستم نیروهایی را القا می‌کند که به نوبه خود آن حرکت را حفظ یا تقویت می‌کنند. این یک حلقه بازخورد ایجاد می‌کند که در آن ارتعاش می‌تواند در دامنه افزایش یابد، گاهی اوقات تا سطح فاجعه‌باری، بدون هیچ افزایش متناظر در فرکانس نیروی خارجی.

این اساساً با ارتعاش اجباری متفاوت است، مانند عدم تعادل یا ناهم‌ترازیکه در آن ارتعاش پاسخ مستقیم به یک ورودی خاص و دوره‌ای (فرکانس نیرو) است. در یک سیستم خود-تحریک، ارتعاش نیروی محرکه خود را ایجاد می‌کند.

۲. مکانیسم حلقه بازخورد

مکانیسم ارتعاش خود تحریک را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1. یک سیستم (مثلاً یک روتور در یک یاتاقان) در حال حرکت است.
2. یک آشفتگی کوچک و تصادفی باعث جابجایی یا تغییر جزئی در سرعت می‌شود.
3. این تغییر در حرکت، نیروهای وارد بر سیستم را تغییر می‌دهد (مثلاً فشار سیال در یک یاتاقان یا نیروی برش یک ابزار).
4. از نظر انتقادی، این نیروی تغییر یافته به گونه‌ای عمل می‌کند که *انرژی* را به سیستم اضافه می‌کند و جزء را در جهتی که از قبل در حال حرکت بود، بیشتر هل می‌دهد.
5. این افزایش حرکت، نیروی حتی بزرگتری ایجاد می‌کند که انرژی بیشتری را به همراه دارد و همینطور ادامه می‌یابد.

این حلقه بازخورد باعث می‌شود ارتعاش افزایش یابد تا زمانی که یا توسط عوامل غیرخطی در سیستم محدود شود (مانند توقف ناگهانی) یا منجر به خرابی شود.

۳. نمونه‌های رایج ارتعاش خود برانگیخته

چندین پدیده شناخته شده در تشخیص ماشین آلات، نمونه های کلاسیک ارتعاش خود تحریک هستند:

• چرخش روغن و شلاق روغن: رایج‌ترین مثال‌ها در ماشین‌آلات دوار. در یک یاتاقان ژورنال لایه سیال، شفت چرخان یک گوه روغنی ایجاد می‌کند. یک اختلال می‌تواند باعث شود که خود گوه روغن شروع به چرخش (چرخش) به دور یاتاقان کند. فشار ناشی از این گوه چرخان، شفت را هل می‌دهد که انرژی بیشتری به چرخش اضافه می‌کند. ارتعاش حاصل در سرعت چرخش نیست، بلکه در فرکانس زیرسنکرون (معمولاً 0.42-0.48X) است. سرعت دویدن).
• پچ پچ در ماشینکاری: در برش فلزات (تراش یا فرز)، لرزش زمانی رخ می‌دهد که ابزار برش شروع به لرزش می‌کند. این لرزش باعث تغییر ضخامت براده در حال برش می‌شود. تغییر ضخامت براده، به نوبه خود، باعث نوسان در نیروی برش می‌شود و این نیروی نوسانی می‌تواند انرژی را به ارتعاش ابزار بازگرداند و باعث شود که به یک لرزش شدید تبدیل شود.
• فلاتر آیرودینامیکی: ارتعاش بال هواپیما که در آن حرکت خمشی و پیچشی بال، پروفیل آیرودینامیکی آن را تغییر می‌دهد. این تغییر پروفیل، فشار هوا را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که به حرکت بال انرژی اضافه می‌کند و در صورت عدم کنترل، منجر به شکست فاجعه‌بار می‌شود.
• سایش روتور: وضعیتی که در آن روتور با یک قطعه ثابت تماس پیدا می‌کند. اصطکاک ناشی از مالش می‌تواند روتور را گرم کند و باعث خمیدگی آن شود. این خمیدگی نیروی مالشی را افزایش می‌دهد که باعث افزایش گرما و خمیدگی می‌شود و یک حلقه بازخورد ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به گیر کردن روتور شود.

۴. ویژگی‌های کلیدی و تشخیص

ارتعاشات خود برانگیخته اغلب ویژگی‌های متمایزی در ... دارند. FFT spectrum:

• فرکانس‌های غیرهمزمان: این ارتعاش معمولاً مضرب صحیح یا هارمونیک سرعت حرکت نیست. اغلب در ... رخ می‌دهد. زیرهمزمان فرکانس.
• بی‌ثباتی: دامنه می‌تواند بسیار ناپایدار باشد و با تغییرات کوچک در شرایط عملیاتی (سرعت، دما، بار) به سرعت افزایش یابد.
• شروع ناگهانی: ممکن است لرزش تا زمانی که دستگاه از یک آستانه سرعت یا بار خاص عبور نکند، اصلاً وجود نداشته باشد، که در آن نقطه می‌تواند به طور ناگهانی و با دامنه زیاد ظاهر شود.

تشخیص ارتعاشات خود تحریک شامل شناسایی این پیک‌های غیر همزمان مشخصه و درک مکانیسم‌های فیزیکی است که می‌توانند باعث چنین ناپایداری در دستگاه خاص شوند.

← بازگشت به فهرست اصلی