A strukturális rezonancia megértése
Definíció: Mi a strukturális rezonancia?
Szerkezeti rezonancia olyan állapot, ahol a rezgés forgó gépek frekvenciája (például 1× meneti sebesség, 2× eltérés, vagy a penge elhaladási frekvenciája) megegyezik egy természetes frekvencia a nem forgó tartószerkezet – beleértve a gép vázát, az alaplapot, talapzatok, alapozás, vagy akár a közeli szerkezetek. Amikor ez a frekvenciaillesztés megtörténik, rezonancia felerősíti a szerkezeti rezgést olyan szintre, amely messze meghaladja azt, amit maguk a forgó alkatrészek tapasztalnak.
A szerkezeti rezonancia különösen problémás, mivel egy jól kiegyensúlyozott, megfelelően beállított gépet is súlyos rezgési problémákkal küzdőnek tűnhet. A magas rezgés a szerkezetben van, nem feltétlenül jelez rotorproblémákat, de a szerkezeti mozgás visszacsatolhat, befolyásolhatja a rotor viselkedését, és idővel valódi mechanikai károkat okozhat.
Hogyan keletkezik a strukturális rezonancia
A rezonancia mechanizmus
- Gerjesztési forrás: A forgó gépek periodikus erőket keltenek (a kiegyensúlyozatlanság, eltolódás stb.)
- Erőátvitel: Ezek az erők csapágyakon keresztül továbbítódnak a tartószerkezethez
- Frekvenciaegyezés: Ha a gerjesztési frekvencia ≈ szerkezeti természetes frekvencia
- Energiafelhalmozás: A szerkezet több cikluson keresztül nyeli el az energiát
- Erősítés: A rezgés amplitúdója növekszik, amelyet csak a szerkezeti tényezők korlátoznak csillapítás
- Megfigyelt hatás: A szerkezet 5-50-szer nagyobb amplitúdóval rezeg, mint amit a bemeneti erő normálisan előidézne
Tipikus frekvenciatartományok
- Alapozó módok: Általában 5-30 Hz tipikus ipari alapozásoknál
- Alaplap módok: 20-100 Hz mérettől és konstrukciótól függően
- Talapzat módok: 30-200 Hz tipikus csapágyazásoknál
- Keret/Borító módok: 50-500 Hz lemezlemezekhez és burkolatokhoz
Gyakori rezonancia forgatókönyvek
1X futási sebesség rezonancia
- Példa: A gép 1800 ford/perc fordulatszámon (30 Hz) működik, az alap természetes frekvenciája 28-32 Hz.
- Tünet: Nagyon magas vibráció a jó egyensúly ellenére
- Hatás: Még a kis maradék kiegyensúlyozatlanság is nagy szerkezeti mozgást okoz
- Megoldás: Az alapozás merevségének módosítása, csillapítás hozzáadása vagy az üzemi sebesség módosítása
2X rezonancia (eltérési frekvencia)
- A beállítási eltérés 2× frekvenciagerjesztést generál
- Ha 2× megegyezik a szerkezeti móddal, akkor amplifikáció történik
- A magas rezgést tévesen súlyos tengelyeltérésként diagnosztizálhatják
- Az illesztés javítása segít, de nem szünteti meg a rezonanciát
Lapát/lapát áthaladási frekvencia rezonancia
- Ventilátorok, szivattyúk, turbinák generálják a lapát áthaladási frekvenciáját (N × RPM, ahol N = lapátok száma)
- Gyakran 50-500 Hz-es tartományban
- Gerjesztheti a szerkezeti módokat ebben a frekvenciatartományban
- Nagyfrekvenciás zörgés vagy zümmögés
Diagnosztikai azonosítás
A szerkezeti rezonancia tünetei
- Aránytalan rezgés: A szerkezet rezgése sokkal nagyobb, mint a csapágy rezgése
- Szűk sebességtartomány: Csak meghatározott sebességnél erős vibráció (±5-10%)
- Irányfüggőség: Egyik irányban erős, merőleges irányban minimális (illeszkedő módus alak)
- Helyfüggőség: A rezgés nagymértékben változik a szerkezet felületén (antinodák vs. csomópontok)
- Minimális csapágyhatás: A csapágyak és a rotor elfogadható rezgést mutathatnak, amíg a szerkezet súlyos
Diagnosztikai tesztek
1. Ütésvizsgálat (ütközőteszt)
- Üsd meg a szerkezetet kalapáccsal, mérd meg a választ
- Azonosítja az összes szerkezeti természetes frekvenciát
- Hasonlítsa össze a gépek üzemi frekvenciáival
- A szerkezeti rezonancia legmeghatározóbb tesztje
2. Mérési helyszínek összehasonlítása
- Rezgés mérése a csapágyháznál (a forrás közelében)
- Mérés az alapzatnál, az alaplapnál és az alapozásnál
- Ha a szerkezeti rezgés >> csapágyrezgés, az szerkezeti rezonanciát jelez
- A 2-3-nál nagyobb áteresztőképesség rezonanciaerősítésre utal.
3. Üzemi eltérítési alak (ODS)
- A rezgés mérése a szerkezet több pontján egyszerre
- Szerkezeti mozgás animált vizualizációjának létrehozása
- Feltárja, melyik strukturális mód aktív
- Azonosítja a csomópontokat és az antinódokat
Megoldások és enyhítés
Frekvencia szétválasztás
Működési sebesség módosítása
- Változtatható sebességű berendezések esetén rezonanciától távol üzemeltesse.
- A motorkerék méretének módosítása a sebesség beállításához
- Használja a frekvenciaváltót a rezonanciától mentes sebesség kiválasztásához
- Nem biztos, hogy praktikus, ha a sebességet a folyamatkövetelmények határozzák meg
Szerkezeti természetes frekvencia módosítása
- Tömeg hozzáadása: Csökkenti a természetes frekvenciát (f ∝ 1/√m)
- Merevség hozzáadása: Növeli a természetes frekvenciát (f ∝ √k)
- Anyag eltávolítása: Bizonyos esetekben a tömeg csökkentése eltolhatja a rezonanciát
- Szerkezeti módosítás: Merevítők, sarokelemek vagy megerősítés hozzáadása
Csillapítás kiegészítés
Korlátozott rétegcsillapítás
- Viszkoelasztikus csillapító anyag ragasztva a szerkezethez
- Hatékony lemezlemezekhez és keretekhez
- Csökkenti a rezonancia csúcs amplitúdóját
- Kereskedelmi forgalomban kapható csillapító kezelések
Hangolt tömegcsillapítók
- Problémás frekvenciára hangolt másodlagos tömeg-rugó rendszer hozzáadása
- Elnyeli az energiát, csökkenti a fő szerkezet rezgését
- Hatékony, de gondos tervezést és finomhangolást igényel
Szerkezeti csillapító anyagok
- Gumipárnák vagy szigetelők stratégiai helyeken
- Felületekre felvitt csillapító vegyületek
- Súrlódáscsillapítók az illesztéseknél
Elkülönítés
- Szereljen fel rezgéscsillapítókat a gép és az alapozás közé
- Leválasztja a gép rezgését a szerkezetről
- Hatékony, ha az izolátor természetes frekvenciája < 0,5× gerjesztési frekvencia
- Gondos tervezést igényel az új rezonanciaproblémák elkerülése érdekében
Csökkentse a gerjesztést
- Javítani kiegyensúlyozott minőség az 1× gerjesztés csökkentésére
- Precíziós beállítás a kétszeres gerjesztés csökkentése érdekében
- Mechanikai problémák javítása az erőhatások amplitúdóinak csökkentésével
- Csökkenti a tüneteket, de nem szünteti meg a rezonanciapotenciált
Megelőzés a tervezésben
Alapozási tervezési kritériumok
- Alapozási természetes frekvencia > 2× maximális üzemi frekvencia (kerülje a fenti rezonanciát)
- Vagy < 0,5× minimális üzemi frekvencia (szigetelt alapozás)
- Kerülje a 0,5-2,0 tartományt, ahol rezonancia valószínű
- Dinamikus elemzés beépítése a tervezési fázisba
Szerkezeti tervezés
- Tervezés megfelelő merevségre a kényszerítő frekvenciákhoz képest
- Kerülje a rezonanciára hajlamos, könnyű terhelésű szerkezeteket
- Használjon bordázatot és sarokbehúzást a gyakoriság növeléséhez
- Fontolja meg a belső csillapítás hozzáadását (kompozit anyagok, súrlódó illesztések)
A szerkezeti rezonancia a kisebb rezgésforrásokat az erősítési hatások révén súlyos problémákká alakíthatja. A szerkezeti rezonanciák azonosítása ütésvizsgálattal és üzemi mérésekkel, valamint megfelelő mérséklési stratégiákkal kombinálva elengedhetetlen az elfogadható rezgésszint eléréséhez olyan létesítményekben, ahol a szerkezeti dinamika jelentősen befolyásolja a gép rezgési viselkedését.
Kategóriák:
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 