درک سختی

۱. تعریف: سختی چیست؟

سفتی یک ویژگی فیزیکی اساسی است که میزان مقاومت یک جسم یا سازه در برابر تغییر شکل یا انحراف در پاسخ به نیروی اعمال شده را توصیف می‌کند. در زمینه vibration analysisسختی (که اغلب با حرف 'k' نشان داده می‌شود) یکی از سه ویژگی کلیدی است، همراه با جرم (m) و میرایی (ج)، که رفتار ارتعاشی هر سیستم مکانیکی را کنترل می‌کنند.

یک جزء با سختی بالا، تحت بار معین، انحراف بسیار کمی خواهد داشت، در حالی که یک جزء با سختی کم، انحراف قابل توجهی خواهد داشت. به عنوان مثال، یک میله فولادی ضخیم و کوتاه، سختی بالایی دارد، در حالی که یک نوار لاستیکی بلند و نازک، سختی بسیار کمی دارد.

۲. نقش حیاتی سختی در ارتعاش

سختی یک سیستم عامل اصلی در تعیین آن است. فرکانس‌های طبیعیفرکانس طبیعی، فرکانسی است که اگر سیستم دچار اختلال شود و سپس اجازه داده شود آزادانه ارتعاش کند، در آن فرکانس نوسان خواهد کرد. این رابطه با فرمول اساسی زیر تعریف می‌شود:

فرکانس طبیعی (ωn) ≈ √(k / m)

که در آن «k» سختی و «m» جرم است. این رابطه نشان می‌دهد که:

• افزایش سفتی اراده افزایش فرکانس طبیعی.
• کاهش سفتی اراده کاهش فرکانس طبیعی.
• افزایش جرم اراده کاهش فرکانس طبیعی.

۳. سختی و رزونانس

این رابطه به دلیل پدیده ... از اهمیت حیاتی برخوردار است. رزونانسرزونانس زمانی رخ می‌دهد که یک فرکانس اعمالی (مانند سرعت دویدن از یک ماشین) با یکی از فرکانس‌های طبیعی سیستم مطابقت دارد. وقتی این اتفاق می‌افتد، دامنه ارتعاش به طور چشمگیری تقویت می‌شود و اغلب منجر به سایش زودرس و خرابی فاجعه‌بار می‌شود.

بنابراین درک سختی برای تشخیص و حل مشکلات رزونانس ضروری است:

• تشخیص مشکل: اگر دستگاهی در حالت رزونانس باشد، تحلیلگر می‌داند که فرکانس اعمال نیرو بسیار نزدیک به فرکانس طبیعی است.
• طراحی راهکار: برای رفع مشکل، تحلیلگر باید فرکانس طبیعی سیستم را تغییر دهد. از آنجایی که تغییر جرم یک ماشین یا فرکانس نیروی محرکه (سرعت کارکرد آن) اغلب دشوار است، رایج‌ترین راه حل، تغییر سختی است. با اضافه کردن مهاربندها، صفحات اتصال یا بهبود فونداسیون ماشین، سختی سیستم افزایش می‌یابد. این کار فرکانس طبیعی را افزایش می‌دهد، آن را از فرکانس نیروی محرکه دور می‌کند و شرایط رزونانس را از بین می‌برد. تابع پاسخ فرکانسی (FRF) اندازه‌گیری برای تأیید تغییر در فرکانس طبیعی استفاده می‌شود.

۴. سختی در تشخیص ماشین‌آلات

تغییرات در سختی همچنین می‌تواند شاخص مستقیمی از یک گسل در حال توسعه باشد:

• سستی: شل شدن پیچ نصب یا ایجاد ترک در قاب یا فونداسیون ماشین، نشان‌دهنده از دست رفتن قابل توجه سفتی موضعی است. این امر باعث افزایش دامنه ارتعاش ماشین می‌شود. FFT spectrumشل بودن مکانیکی اغلب باعث ایجاد یک سری از موارد می‌شود هارمونیک ها (۱X، ۲X، ۳X و غیره) از سرعت دویدن.
• نرمی پا: این وضعیت، که در آن پایه دستگاه به طور صاف روی پایه خود قرار نمی‌گیرد، یک پروفیل سختی تحریف شده و غیرخطی ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به لرزش زیاد شود و تنظیم را دشوار کند.
• سایش بلبرینگ: با ساییدگی یاتاقان، فاصله بین اجزای غلتشی و شیارها افزایش می‌یابد. این را می‌توان به عنوان کاهش سختی کلی سیستم نگهدارنده روتور در نظر گرفت که می‌تواند سرعت‌های بحرانی روتور را کاهش دهد.

← بازگشت به فهرست اصلی