הבנת תהודה של מסגרת
הגדרה: מהי תהודה פריימים?
תהודה של מסגרת הוא סוג מסוים של תהודה מבנית כאשר המסגרת המבנית, המארז, המעטפת או המתחם של המכונה עצמה רוטטים באחד משלביה תדרים טבעיים בתגובה לעירור מהרכיבים המסתובבים. בניגוד לתהודות יסוד או עמוד הכוללות את מבנה התמיכה, תהודת המסגרת כוללת את גוף המכונה עצמו - מבנה הברזל היצוק או הפלדה המיוצר העוטף את הרכיבים המסתובבים.
תהודה של מסגרת נפוצה במכונות עם מארזים גדולים וקלים יחסית כמו מאווררים, מפוחים, משאבות ומנועים. היא מתבטאת בדרך כלל כרעש מוגזם, רטט גלוי של כיסויים או פאנלים, ותדר גבוה. רֶטֶט קריאות על המסגרת שאינן פרופורציונליות לרעידות הרוטור בפועל.
מצבים נפוצים של תהודה של מסגרת
מסגרות מנוע וגנרטור
- תדרים טבעיים: בדרך כלל 50-400 הרץ תלוי בגודל ובמבנה
- עִירוּר: 1× (חוסר איזון), 2× תדר קו (120 הרץ עבור מנועים של 60 הרץ), כוחות אלקטרומגנטיים
- תסמינים: רעידות שלדה גבוהות בהרבה מרעידות מיסב; זמזום או זמזום נשמעים
- חוּמרָה: יכול להיות רעידות גבוהות פי 5-10 על השלדה מאשר במיסבים
בתי מאוורר ומפוח
- תדרים טבעיים: 20-200 הרץ עבור מאווררים תעשייתיים אופייניים
- עִירוּר: תדירות מעבר הלהב (מספר להבים × סל"ד)
- תסמינים: רוטטים באלימות בפאנלים של המארז; רעש אווירודינמי חזק
- מְאַפיֵן: עשוי להתרחש רק במהירויות או בתנאי זרימה ספציפיים
מעטפות משאבה
- תדרים טבעיים: 30-300 הרץ בהתאם לעיצוב המארז
- עִירוּר: תדירות מעבר שבבים, פעימות הידראוליות
- תסמינים: רעידות מעטפת, רעש, פוטנציאל לסדקים בעייפות
- צימוד הידראולי: מעטפת מלאה בנוזל יכולה לחבר את הרטט של הרוטור והמעטפת
בתי תיבת הילוכים
- עירור תדר רשת ההילוכים
- תדרים טבעיים של מסגרת חופפים לעיתים קרובות לתדרים של רשת
- יללת הילוכים חזקה אופיינית בעת תהודה
חתימת רטט וזיהוי
תסמינים אופייניים
- תלוי במיקום: הרטט משתנה באופן דרמטי על פני משטח המסגרת (הבדלים של פי 10 נפוצים)
- מיסב לעומת מסגרת: רעידות שלדה >> רעידות מיסב (עשויות להיות 3-10×)
- ספציפי לתדר: רק בתדר התהודה; תדרים אחרים תקינים
- רגיש למהירות: חמור בטווח מהירויות צר (±10-20% של מהירות תהודה)
- תנועה חזותית: תנועת המסגרת נראית לעיתים קרובות לעין בלתי מזוינת
בדיקות אבחון
מבחן פגיעה (חבטה)
- הכה את המסגרת בעזרת פטיש גומי או פטיש עם מכשירים
- מדוד תגובה עם מד תאוצה
- זיהוי תדרים טבעיים של המסגרת משיאים בתגובת התדר
- השווה לתדרי פעולה (1×, 2×, מעבר להב וכו')
סקר תאוצה נודד
- מדוד רעידות בנקודות רבות על פני המסגרת בזמן ההפעלה
- צור מפת רעידות המציגה אזורים גבוהים ונמוכים
- תבנית חושפת את צורת המצב (כיפוף, פיתול, כיפוף פאנל)
- מזהה אנטי-צמתים (תנועה מקסימלית) וצמתים (תנועה מינימלית)
מדידת פונקציית העברה
- מדידת קוהרנטיות בין רעידות המיסב (קלט) לרעידות המסגרת (פלט)
- קוהרנטיות גבוהה בתדר ספציפי מאשרת תהודה
- פונקציית ההעברה מציגה את גורם ההגברה
פתרונות ופתרון בעיות
שינויי הקשחה
הוסף צלעות מבניות או גוסטס
- הגברת קשיחות כיפוף המסגרת
- מעלה את התדרים הטבעיים מעל טווח העירור
- חסכוני ויעיל יחסית
- ניתן להתקנה שדרוג בציוד קיים
הגדלת עובי החומר
- לעבות קירות או פאנלים של מסגרת
- מגביר משמעותית את הנוקשות והתדירות
- ייתכן שיידרש שינוי עיצוב ויציקות/ייצור חדשים
קשרים מבניים וחיזוק
- חברו את הצדדים המנוגדים של המסגרת כדי למנוע כיפוף
- חיזוק צולב מגביר את קשיחות הפיתול
- ניתן להוסיף חיצונית ללא שינויים פנימיים
תוספת מסה
- תדר טבעי נמוך יותר: הוסף מסה כדי להפחית את התדר מתחת לטווח העירור
- מיקום אסטרטגי: הוסיפו מסה במיקומי האנטי-צומת לקבלת אפקט מקסימלי
- מסה מכווננת: תוספת מסה מחושבת בקפידה למצב ספציפי להזזה
- פשרה: משקל מוגבר, לא בהכרח רצוי עבור כל היישומים
טיפולי ריסון
ריסון שכבות מוגבל
- חומר ויסקואלסטי בין שכבות מתכת
- מיושם על משטחים שטוחים גדולים (פאנלים, כיסויים)
- מפחית את אמפליטודת שיא התהודה ב-50-80%
- יעיל בטווח 20-500 הרץ
ריסון שכבות חופשי
- חומר ריסון המודבק ישירות למשטח הרוטט
- פשוט יותר משכבה מוגבלת אך פחות יעילה
- טוב ליישומים בעלי נגישות מוגבלת
שינויים תפעוליים
- שינוי מהירות: לפעול במהירות שבה לא מתרחשת תהודה
- הפחתת כפייה: שיפור שיווי המשקל והיישור להפחתת משרעת העירור
- שינויים בתהליך: שינוי זרימה, לחץ או עומס כדי לשנות תדרי עירור
מניעה בתכנון
עקרונות עיצוב
- קשיחות מספקת: מסגרת תכנון עם תדרים טבעיים > 2× תדר העירור הגבוה ביותר
- תפוצה המונית: הימנעו ממאסות מרוכזות היוצרות מצבי תדר נמוך
- צלעות וחיזוק: שלב תכונות הקשחה מההתחלה
- ניתוח מודאלי: FEA במהלך התכנון לחיזוי ואופטימיזציה של תדרים טבעיים
אימות עיצוב
- בדיקות אב טיפוס עם ניתוח פגיעה
- מדידת צורת סטייה תפעולית על יחידות ראשונות
- שינוי עיצוב לפני הייצור אם נמצאו תהודות
דוגמה למקרה
מַצָב: מנוע 75 כ"ס מניע מאוורר צנטריפוגלי, רעש ורעידות מוגזמים
- תסמינים: רעידות מסגרת המנוע 12 מ"מ/שנייה; רעידות מיסב 2.5 מ"מ/שנייה בלבד
- תֶדֶר: 120 הרץ (תדר קו כפול עבור מנוע 60 הרץ)
- מבחן השפעה: תדר טבעי של המסגרת שנחשף ב-118 הרץ
- שורש הבעיה: מסגרת מהדהדת בתדר כפייה אלקטרומגנטית
- פִּתָרוֹן: נוספו ארבעה חיבורי ברזל זוויתיים המחברים את רגלי המנוע לפעמוני הקצה
- תוֹצָאָה: תדר הטבעי של המסגרת השתנה ל-165 הרץ, הרטט ירד ל-3.2 מ"מ/שנייה
- עֲלוּת: $200 בחומרים לעומת $8,000 להחלפת מנוע
תהודה של שלדה היא בעיית רטט נפוצה אך לעיתים קרובות מאובחנת באופן שגוי. זיהוי התסמינים האופייניים (רטט שלדה גבוה יחסית לרטט מיסב, ספציפי לתדר, תלוי מיקום) ויישום טכניקות אבחון מתאימות (בדיקות פגיעה, ניתוח ODS) מאפשרים פתרונות ממוקדים שיכולים להפחית באופן דרמטי את הרטט בעלות צנועה.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 