הבנת נוקשות

1. הגדרה: מהי נוקשות?

נוּקְשׁוּת היא תכונה פיזיקלית בסיסית המתארת את המידה שבה אובייקט או מבנה מתנגדים לעיוות או סטייה בתגובה לכוח המופעל. בהקשר של vibration analysis, קשיחות (מסומנת לעתים קרובות באות 'k') היא אחת משלוש התכונות המרכזיות, יחד עם מסה (m) ו ריסון (ג), אשר שולטים בהתנהגות הרטט של כל מערכת מכנית.

רכיב בעל קשיחות גבוהה יסטה מעט מאוד תחת עומס נתון, בעוד שרכיב בעל קשיחות נמוכה יסטה באופן משמעותי. לדוגמה, מוט פלדה עבה וקצר הוא בעל קשיחות גבוהה, בעוד שגומייה ארוכה ודקה הוא בעל קשיחות נמוכה מאוד.

2. התפקיד הקריטי של קשיחות בוויברציה

קשיחות המערכת היא גורם עיקרי בקביעת תדרים טבעייםהתדר הטבעי הוא התדר שבו מערכת תתנדנד אם היא מופרעת ואז תנודה חופשית. הקשר מוגדר על ידי הנוסחה הבסיסית:

תדירות טבעית (ωn) ≈ √(k / m)

כאשר 'k' הוא הנוקשות ו-'m' הוא המסה. קשר זה מראה כי:

• הגברת הנוקשות רָצוֹן לְהַגדִיל התדר הטבעי.
• ירידה בנוקשות רָצוֹן לְהַקְטִין התדר הטבעי.
• הגדלת המסה רָצוֹן לְהַקְטִין התדר הטבעי.

3. נוקשות ותהודה

קשר זה הוא בעל חשיבות קריטית בגלל התופעה של תְהוּדָהתהודה מתרחשת כאשר תדר כפייה (כמו ה- מהירות ריצה של מכונה) תואם לאחד מתדרים טבעיים של המערכת. כאשר זה קורה, משרעת הרטט מוגברת באופן דרמטי, מה שמוביל לעתים קרובות לבלאי מוקדם ולכשל קטסטרופלי.

לכן, הבנת הנוקשות חיונית לאבחון ופתרון בעיות תהודה:

• אבחון הבעיה: אם מכונה נמצאת בתהודה, האנליסט יודע שתדר האילוץ קרוב מדי לתדר טבעי.
• עיצוב פתרון: כדי לתקן את הבעיה, על האנליסט לשנות את התדר הטבעי של המערכת. מכיוון שלעתים קרובות קשה לשנות את המסה של מכונה או את תדר הכוח (מהירות הריצה שלה), הפתרון הנפוץ ביותר הוא שינוי הנוקשות. על ידי הוספת סד, חיבורים או שיפור יסודות המכונה, נוקשות המערכת גדלה. פעולה זו מעלה את התדר הטבעי, מרחיקה אותו מתדר הכוח ומבטלת את מצב התהודה. א פונקציית תגובת תדר (FRF) המדידה משמשת לאישור השינוי בתדר הטבעי.

4. נוקשות באבחון מכונות

שינויים בקשיחות יכולים גם להיות אינדיקטור ישיר לתקלה מתפתחת:

• רִפיוֹן: בורג הרכבה רופף או סדק המתפתח בשלדת המכונה או ביסודה מייצגים אובדן משמעותי של קשיחות מקומית. זה יגרום לעלייה באמפליטודת הרטט של המכונה. ב ספקטרום FFT, רפיון מכני יוצר לעיתים קרובות סדרה של תוֹרַת הַרמוֹנִיָה (1X, 2X, 3X וכו') של מהירות הריצה.
• רגל רכה: מצב זה, שבו רגל המכונה אינה יושבת שטוחה על בסיסה, יוצר פרופיל נוקשות מעוות ולא ליניארי, אשר יכול להוביל לרעידות גבוהות ולהקשות על היישור.
• שחיקת מיסבים: ככל שמיסב נשחק, המרווח בין אלמנטי הגלגול לבין המסלולים גדל. ניתן לראות זאת כיחסת קשיחות כוללת של מערכת תמיכת הרוטור, מה שיכול להוריד את המהירויות הקריטיות של הרוטור.

← חזרה לאינדקס הראשי