Razumijevanje krutosti

1. Definicija: Što je krutost?

Ukočenost je temeljno fizičko svojstvo koje opisuje stupanj u kojem se objekt ili struktura opire deformaciji ili otklonu kao odgovor na primijenjenu silu. U kontekstu vibration analysis, krutost (često označena slovom 'k') jedno je od tri ključna svojstva, uz masu (m) i prigušivanje (c), koji upravljaju vibracijskim ponašanjem bilo kojeg mehaničkog sustava.

Komponenta s visokom krutošću će se vrlo malo otkloniti pod danim opterećenjem, dok će se komponenta s niskom krutošću značajno otkloniti. Na primjer, debela, kratka čelična šipka ima visoku krutost, dok duga, tanka gumena traka ima vrlo nisku krutost.

2. Kritična uloga krutosti u vibracijama

Krutost sustava je primarni faktor u određivanju njegovog prirodne frekvencijePrirodna frekvencija je frekvencija na kojoj će sustav oscilirati ako je poremećen, a zatim mu se dopusti da slobodno vibrira. Odnos je definiran osnovnom formulom:

Prirodna frekvencija (ωn) ≈ √(k/m)

Gdje je 'k' krutost, a 'm' masa. Ovaj odnos pokazuje da:

• Povećanje krutosti htjeti povećati prirodna frekvencija.
• Smanjenje krutosti htjeti smanjenje prirodna frekvencija.
• Povećanje mase htjeti smanjenje prirodna frekvencija.

3. Krutost i rezonanca

Ovaj odnos je kritično važan zbog fenomena rezonancijaRezonancija se javlja kada prisilna frekvencija (poput brzina trčanja stroja) odgovara jednoj od prirodnih frekvencija sustava. Kada se to dogodi, amplituda vibracija se dramatično pojačava, što često dovodi do preranog trošenja i katastrofalnog kvara.

Razumijevanje krutosti je stoga ključno za dijagnosticiranje i rješavanje problema rezonancije:

• Dijagnoza problema: Ako je stroj u rezonanciji, analitičar zna da je frekvencija prisile preblizu prirodnoj frekvenciji.
• Dizajn rješenja: Da bi riješio problem, analitičar mora promijeniti prirodnu frekvenciju sustava. Budući da je često teško promijeniti masu stroja ili frekvenciju prisile (njegovu brzinu rada), najčešće rješenje je promjena krutosti. Dodavanjem podupirača, umetaka ili poboljšanjem temelja stroja povećava se krutost sustava. To povećava prirodnu frekvenciju, pomičući je od frekvencije prisile i uklanjajući rezonantno stanje. Funkcija frekvencijskog odziva (FRF) Mjerenje se koristi za potvrdu promjene prirodne frekvencije.

4. Krutost u dijagnostici strojeva

Promjene u krutosti također mogu biti izravan pokazatelj razvoja kvara:

• Labavost: Labavi vijak za montažu ili pukotina koja se razvija u okviru ili temelju stroja predstavlja značajan gubitak lokalne krutosti. To će uzrokovati povećanje amplitude vibracija stroja. U FFT spectrum, mehanička labavost često generira niz harmonici (1X, 2X, 3X, itd.) brzine trčanja.
• Meko stopalo: Ovo stanje, gdje stopalo stroja ne leži ravno na svojoj podlozi, stvara iskrivljen i nelinearan profil krutosti, što može dovesti do velikih vibracija i otežati poravnanje.
• Habanje ležaja: Kako se ležaj troši, zazor između kotrljajućih elemenata i prstenova se povećava. To se može protumačiti kao smanjenje ukupne krutosti sustava nosača rotora, što može smanjiti kritične brzine rotora.

← Natrag na glavni indeks