यांत्रिक प्रणालियों में अनुनाद को समझना
गूंज यह एक भौतिक घटना है जो तब होती है जब किसी प्रणाली पर एक आवधिक बल लगाया जाता है, जिसकी आवृत्ति उसकी अपनी आवृत्ति से मेल खाती है। प्राकृतिक आवृत्तियाँ। जब वह आवृत्ति मिलान होता है, तो सिस्टम अत्यंत बड़े आयामों के साथ कंपन करना शुरू करता है: इनपुट बल से ऊर्जा बहुत दक्षता के साथ सिस्टम में स्थानांतरित होती है, इसलिए कंपन चक्र दर चक्र नाटकीय रूप से बढ़ता है। एकमात्र कारक जो अंततः अनुनाद पर आयाम को सीमित करता है, वह सिस्टम की है’s भिगोना। अनुनाद को समझना और इससे बचना रोटर गतिविज्ञान और मशीनरी निदान के केंद्रीय कार्यों में से एक है, क्योंकि कुछ ही स्थितियां उपकरण को इतनी जल्दी नष्ट कर सकती हैं।
1. परिभाषा: अनुनाद क्या है?
अनुनाद को सबसे अच्छे तरीके से समझा जाता है टाइमिंग, बल नहीं। एक मामूली उत्तेजना, किसी संरचना की अपनी लय के साथ चरण में लागू की जाती है, एक ही लय से बाहर लागू किए गए एक बहुत मजबूत बल की तुलना में एक बहुत बड़ी प्रतिक्रिया उत्पन्न करेगी। प्रत्येक समय-सही इनपुट उस चक्र के दौरान क्षीणन हटा सकता है उससे थोड़ी अधिक ऊर्जा जोड़ता है, इसलिए आयाम तब तक बढ़ता है जब तक क्षीणन द्वारा प्रति चक्र नष्ट होने वाली ऊर्जा आपूर्ति की गई ऊर्जा को संतुलित नहीं करती। एक हल्के क्षीणन वाले सिस्टम में यह संतुलन बिंदु केवल एक बहुत अधिक आयाम पर पहुंचता है — यही कारण है कि अनुनाद खतरनाक है। जिस आवृत्ति पर यह होता है वह प्राकृतिक आवृत्ति है, पूरी तरह सिस्टम के द्रव्यमान और द्वारा निर्धारित कठोरता.
2. प्राकृतिक आवृत्ति और अनुनाद के बीच संबंध
अनुनाद को समझने के लिए, आपको पहले प्राकृतिक आवृत्ति को समझना होगा। प्रत्येक भौतिक वस्तु की प्राकृतिक आवृत्तियों का एक समूह होता है जिस पर उसे छेड़ने पर वह कंपन करेगी। ये आवृत्तियाँ उसके द्रव्यमान और कठोरता से निर्धारित होती हैं। अनुनाद तब होता है जब आप किसी वस्तु को उसकी प्राकृतिक आवृत्तियों में से एक के समान दर पर लगातार "धकेलते" हैं।
क्लासिक सादृश्य एक बच्चे को झूले पर धकेलना है:
- झूला, बच्चे के साथ, रस्सी की लंबाई (इसकी कठोरता) और बच्चे के द्रव्यमान द्वारा निर्धारित एक विशिष्ट प्राकृतिक आवृत्ति है।
- एक ही धक्का इसे उस प्राकृतिक आवृत्ति पर दोलन करने के लिए बनाता है और अवमंदन के कारण धीरे-धीरे बंद हो जाता है — वायु प्रतिरोध और घर्षण।
- यदि आप प्रत्येक धक्के को झूले की प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाने के लिए समय देते हैं, तो हर धक्का ऊर्जा जोड़ता है और झूला ऊंचा और ऊंचा जाता है। यह अनुनाद है।
- यदि आप गलत गति से धक्का देते हैं — बहुत तेज़ या बहुत धीमा — तो आपके धक्के गति के साथ सिंक्रोनाइज़ हो जाते हैं और कोई बड़ा आयाम नहीं बन सकता।
समान द्रव्यमान-और-कठोरता संबंध मशीन घटकों को नियंत्रित करता है। आप इसे हमारे साथ मात्रात्मक रूप से खोज सकते हैं प्राकृतिक आवृत्ति कैलकुलेटर एक साधारण द्रव्यमान-वसंत प्रणाली के लिए, या, घूर्णन शाफ्ट के लिए जहां प्राकृतिक आवृत्ति चलने की गति से मेल खाती है, रोटर क्रांतिक गति कैलकुलेटर.
3. मशीनरी में अनुनाद समस्या क्यों है?
घूर्णन मशीनरी में, अनुनाद एक अत्यंत विनाशकारी और खतरनाक स्थिति है। “धक्का” मशीन द्वारा सामान्य संचालन में उत्पन्न किसी भी आवधिक बल द्वारा आपूर्ति की जाती है — असंतुलित होना, मिसलिग्न्मेंट, या ब्लेड-पास उनमें बल हैं। यदि इनमें से किसी एक बल की आवृत्ति रोटर, आधार, समर्थन संरचना या संलग्न पाइपिंग की प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाती है, तो परिणाम गंभीर हो सकते हैं:
- चरम कंपन स्तर: आयाम को दस, पचास या सैकड़ों गुना तक बढ़ाया जा सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि कितना अवमंदन मौजूद है।
- उच्च गतिशील प्रतिबल: बड़े विक्षेपण घटकों पर भारी चक्रीय तनाव लागू करते हैं, जो तेजी से चलाते हैं थकान.
- विनाशकारी विफलता: अनुनाद उत्पादन कर सकता है टूटे शॉफ्टअसफल असर, टूटी हुई वेल्ड और बेहद कम समय में संपूर्ण संरचनात्मक विफलता।
- अत्यधिक शोर: उच्च कंपन जोर से, अक्सर स्वरित, शोर के रूप में विकिरण करता है।
एक विशेष और विशेष रूप से महत्वपूर्ण मामला है क्रांतिक गति — एक रोटर गति जिस पर चलने की गति (1×) उत्तेजना एक रोटर प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाती है। मशीनें जानबूझकर अपनी महत्वपूर्ण गति से दूर चलने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, और रन-अप और तट-डाउन के दौरान उन्हें जल्दी से गुजरने के लिए।
4. अनुनाद के लक्षण और पहचान
अनुनाद के पास लक्षणों का एक विशिष्ट सेट है जो निदान में सहायता करता है और इसे एक साधारण से अलग करता है बाध्य कंपन असंतुलन जैसी समस्या:
- अत्यधिक दिशात्मक कंपन: कंपन आमतौर पर एक दिशा — अक्सर क्षैतिज — में दूसरों की तुलना में बहुत अधिक होता है, क्योंकि संरचनात्मक कठोरता दिशा के आधार पर भिन्न होती है।
- कंपन बनाम गति में तीव्र शिखर: कंपन केवल एक संकीर्ण गति बैंड के भीतर अधिक होता है; जैसे ही मशीन उस बिंदु से आगे बढ़ती या धीमी पड़ती है, आयाम नाटकीय रूप से गिर जाता है।
- 180-डिग्री फेज़ शिफ्ट: जैसे ही गति अनुनाद आवृत्ति से होकर गुजरती है, चरण कंपन का 180 डिग्री बदल जाता है। यह चरण उत्क्रमण अनुनाद की निश्चित पुष्टि है।
- संतुलन करना कठिन: अनुनाद पर काम करने वाले घूर्णकर को संतुलित करने का प्रयास अक्सर अप्रभावी होता है या मामलों को और खराब कर सकता है — आवश्यक सुधार वजन असामान्य रूप से बड़े या छोटे निकलते हैं, और कंपन केवल किसी अन्य स्थान पर जा सकता है।
अनुनाद को प्रायोगिक रूप से दो पूरक तरीकों से पुष्टि की जाती है। एक बम्प (इम्पैक्ट) परीक्षण स्थिर संरचना को उत्तेजित करता है इसकी प्राकृतिक आवृत्तियों को सीधे प्रकट करने के लिए। वैकल्पिक रूप से, एक run-up या coast-down परीक्षण संदिग्ध अनुनाद के माध्यम से गुजरते समय आयाम और चरण को रिकॉर्ड करता है, विशिष्ट आयाम शिखर और 180-डिग्री चरण बदलाव को एक पर प्लॉट किया जाता है बोड प्लॉट.
5. अनुनाद समस्या को कैसे हल करें
क्योंकि अनुनाद मौलिक रूप से एक आवृत्ति-मिलान समस्या है, हर समाधान “धक्का देने वाले” या “धक्का पाने वाले” की आवृत्ति को बदलने या ऊर्जा को तेजी से नष्ट करने के लिए आता है:
- मजबूर आवृत्ति बदलें। आमतौर पर इसका मतलब मशीन की ऑपरेटिंग गति को बदलना है। यह सबसे सरल सुधार है जहां प्रक्रिया इसे अनुमति देती है, और परिवर्तनीय-गति ड्राइव पर एक निषिद्ध गति बैंड को प्रोग्राम किया जा सकता है।
- प्राकृतिक आवृत्ति बदलें। यह सबसे आम समाधान है।
- To बढ़ोतरी प्राकृतिक आवृत्ति, कठोरता बढ़ाएँ अनुनाद घटक की — उदाहरण के लिए एक ब्रेस या एक पैनल जोड़ना।
- To घटाना प्राकृतिक आवृत्ति, या तो कठोरता कम करें या द्रव्यमान जोड़ें घटक में जोड़ें।
- डैम्पिंग जोड़ें। जहां न तो आवृत्ति को स्थानांतरित किया जा सकता है, निभृत जोड़ना — विश्लेषक उपचार या विशेष निभृत — अनुनाद शिखर की ऊंचाई को स्वीकार्य स्तर तक कम करता है। जोड़े गए निभृत का लाभ एक के साथ परिमाणित किया जा सकता है अवमंदन अनुपात कैलकुलेटर.
यह ध्यान देने योग्य है कि समर्थन प्रणाली को शामिल करने वाला अनुनाद — संरचनात्मक अनुनाद या कमजोर आधार की कठोरता — एक बार-बार अपराधी है और समान तरीके से संबोधित किया जाता है, कठोर बनाकर, द्रव्यमान जोड़कर, या आपत्तिजनक सदस्य को निभृत करके।
6. अनुनाद और क्षेत्र संतुलन
अनुनाद और संतुलन के बीच का संबंध एक व्यावहारिक जाल है जिससे बचना चाहिए। क्योंकि एक रोटर जो अनुनाद के पास काम करता है वह भ्रामक, अस्थिर आयाम-और-चरण रीडिंग देता है, आपको पहले यह स्थापित करना चाहिए कि मशीन किसी अनुनाद पर नहीं चल रही है इससे पहले कि आप इसे संतुलित करने का प्रयास करें। क्षेत्र में यह एक पोर्टेबल दो-चैनल विश्लेषक जैसे कि Balanset-1A: इसका रन-अप और कोस्ट-डाउन माप गति श्रेणी में आयाम और चरण को कैप्चर करता है, किसी भी अनुनाद शिखर और 180-डिग्री चरण बदलाव को उजागर करता है, जबकि इसका लेजर टैकोमीटर चरण संदर्भ प्रदान करता है। एक बार जब मशीन की पुष्टि हो जाती है कि वह अनुनाद से आराम से दूर चल रही है, तो वही उपकरण सुधार के वजन की गणना करता है और परिणाम को उपयुक्त के विरुद्ध सत्यापित करता है संतुलन सहनशीलता — जबकि अनुनाद पर सुधार का प्रयास करने से केवल लक्षण का पीछा किया जाएगा।
