Jäykkyyden ymmärtäminen

1. Määritelmä: Mitä on jäykkyys?

Jäykkyys on perustavanlaatuinen fysikaalinen ominaisuus, joka kuvaa sitä, missä määrin esine tai rakenne vastustaa muodonmuutosta tai taipumista vasteena kohdistettuun voimaan. Asiayhteydessä värähtelyanalyysi, jäykkyys (usein merkitty kirjaimella 'k') on yksi kolmesta keskeisestä ominaisuudesta massan (m) ja vaimennus (c), jotka säätelevät minkä tahansa mekaanisen järjestelmän värähtelykäyttäytymistä.

Jäykkä komponentti taipuu hyvin vähän tietyn kuormituksen alaisena, kun taas jäykkä komponentti taipuu merkittävästi. Esimerkiksi paksulla, lyhyellä terästangolla on suuri jäykkyys, kun taas pitkällä, ohuella kuminauhalla on hyvin pieni jäykkyys.

2. Jäykkyyden kriittinen rooli värähtelyssä

Järjestelmän jäykkyys on ensisijainen tekijä sen määrittämisessä luonnolliset taajuudetOminaistaajuus on taajuus, jolla systeemi värähtelee, jos sitä häiritään ja sen annetaan sitten värähtää vapaasti. Suhde määritellään peruskaavalla:

Luonnollinen taajuus (ωn) ≈ √(k / m)

Jossa 'k' on jäykkyys ja 'm' on massa. Tämä suhde osoittaa, että:

• Lisääntyvä jäykkyys tahtoa lisätä luonnollinen taajuus.
• Jäykkyyden väheneminen tahtoa vähennys luonnollinen taajuus.
• Kasvava massa tahtoa vähennys luonnollinen taajuus.

3. Jäykkyys ja resonanssi

Tämä suhde on kriittisen tärkeä ilmiön vuoksi, resonanssiResonanssia esiintyy, kun pakotetaajuus (kuten juoksunopeus koneen) vastaa yhtä järjestelmän luonnollisista taajuuksista. Kun näin tapahtuu, värähtelyn amplitudi voimistuu dramaattisesti, mikä johtaa usein ennenaikaiseen kulumiseen ja katastrofaalisiin vaurioihin.

Jäykkyyden ymmärtäminen on siksi olennaista resonanssiongelmien diagnosoinnissa ja ratkaisemisessa:

• Ongelman diagnoosi: Jos kone on resonanssissa, analyytikko tietää, että pakotetaajuus on liian lähellä luonnollista taajuutta.
• Ratkaisun suunnittelu: Ongelman ratkaisemiseksi analyytikon on muutettava järjestelmän ominaistaajuutta. Koska koneen massan tai pakotetaajuuden (sen käyntinopeuden) muuttaminen on usein vaikeaa, yleisin ratkaisu on jäykkyyden muuttaminen. Lisäämällä tukia, kulmavahvikkeita tai parantamalla koneen perustusta järjestelmän jäykkyys kasvaa. Tämä nostaa ominaistaajuutta, siirtää sitä poispäin pakotetaajuudesta ja poistaa resonanssitilan. A Taajuusvastefunktio (FRF) Mittausta käytetään vahvistamaan ominaistaajuuden muutos.

4. Jäykkyys konediagnostiikassa

Jäykkyyden muutokset voivat myös olla suora osoitus kehittyvästä viasta:

• Löyhyys: Löysä kiinnityspultti tai koneen runkoon tai perustukseen kehittyvä halkeama edustaa merkittävää paikallista jäykkyyden menetystä. Tämä aiheuttaa koneen värähtelyamplitudin kasvun. FFT-spektrimekaaninen löysyys aiheuttaa usein sarjan harmoniset (1X, 2X, 3X jne.) juoksunopeudesta.
• Pehmeä jalka: Tämä tilanne, jossa koneen jalka ei ole tasaisesti alustallaan, luo vääristyneen ja epälineaarisen jäykkyysprofiilin, mikä voi johtaa voimakkaaseen tärinään ja vaikeuttaa linjausta.
• Laakerin kuluminen: Laakerin kuluessa vierintäelementtien ja vierintäkeppien välinen välys kasvaa. Tätä voidaan pitää roottorin tukijärjestelmän kokonaisjäykkyyden heikkenemisenä, mikä voi alentaa roottorin kriittisiä nopeuksia.

← Takaisin päähakemistoon