Կոշտության հասկացությունը
Կոշտություն հիմնարար ֆիզիկական հատկություն է, որը նկարագրում է, թե որքանով է առարկան կամ կառուցվածքը դիմադրում դեֆորմացիային կամ ծռմանը կիրառված ուժի ազդեցությամբ։ տատանումների վերլուծություն, կոշտությունը — սովորաբար նշանակվում է k — երեք հատկություններից մեկն է, զանգվածի (m) և մարում (c) հետ միասին, որոնք կարգավորում են ցանկացած մեխանիկական համակարգի տատանողական վարքագիծը։ Մեքենայի կոշտությունը ճիշտ որոշեք, և նրա տատանում ը կմնա կանխատեսելի և վերահսկվող. սխալվեք, և նույն մեքենան կարող է ինքն իրեն թրթռալով քանդել։
Բարձր կոշտությամբ մասնիկը տվյալ բեռի տակ շատ քիչ է ծռվում, մինչդեռ ցածր կոշտությամբ մասնիկը զգալիորեն է ծռվում։ Կտրուկ, կարճ պողպատե ձողն ունի բարձր կոշտություն. երկար, բարակ ռետինե ժապավենը՝ շատ ցածր։ Թվային առումով կոշտությունը պարզապես ուժն է՝ բաժանված արդյունքում ստացված ծռմանը (օրինակ՝ նյուտոններ միլիմետրի հաշվով), ուստի k ի բարձր արժեքը նշանակում է, որ կառուցվածքը տվյալ հեռավորության վրա տեղաշարժելու համար ավելի շատ ուժ է պահանջվում։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է կոշտությունը
Կոշտությունը ամբողջ կառուցվածքի հատկությունն է, ոչ թե միայն նրա նյութի։ Այն կախված է նյութի առաձգականության մոդուլից, բայց հավասարապես՝ երկրաչափությունից և մասի աջակցման եղանակից, ինչի պատճառով լիսեռի խորությունը կրկնապատկելը շատ ավելի շատ է կոշտացնում, քան այն փոխարինելով ավելի կոշտ համաձուլվածքով։ Իրական մեքենայում վերլուծաբանին հետաքրքրող «կոշտությունը» հազվադեպ է մեկ զսպանակ. այն լիսեռի, առանցքակալների, իրանի, շրջանակի և հիմքի համատեղ դիմադրությունն է։ Երբ մի քանի զսպանակներ համադրվում են, նրանց արդյունավետ արժեքը կարելի է գնահատել համարժեք զսպանակի կոշտության հաշվիչով, որը օգտակար առաջին քայլն է աջակցման համակարգի մասին մտածելիս։
2. Կոշտության կարևոր դերը տատանումներում
Սիստեմի կոշտությունը հիմնական գործոնն է՝ որոշելու դրա սեփական հաճախություններ — այն հաճախությունները, որոնց դեպքում այն կտատանվի, եթե խանգարվի և ապա թողնվի ազատ տատանվելու։ Այս կապը արտացոլված է հիմնական բանաձևով.
Սեփական հաճախություն (ωn) ≈ √(k / m)
որտեղ k կոշտությունն է, իսկ m — զանգվածը։ Այս մեկ արտահայտությունը կրում է երեք գործնական հետևանք.
- Կոշտության մեծացումը կ մեծանա սեփական հաճախությունը:
- Կոշտության փոքրացումը կ փոքրանա սեփական հաճախությունը:
- Զանգվածի մեծացումը կ փոքրանա սեփական հաճախությունը:
Քանի որ սեփական հաճախությունը կախված է կոշտության քառակուսի արմատից, կոշտության մեծ փոփոխությունները k հանգեցնում են հաճախության ավելի չափավոր շեղումների. կոշտությունը չորս անգամ մեծացնելը միայն կրկնապատկում է սեփական հաճախությունը։ Ահա թե ինչու կոշտացնող ուղղումները հաճախ պահանջում են էական ամրացումներ՝ հաճախությունը բավականաչափ հեռու տեղաշարժելու համար։
3. Կոշտություն և ռեզոնանս
Այս կապը այնքան կարևոր է ռեզոնանս-ի պատճառով։ Ռեզոնանսը տեղի է ունենում, երբ գրգռող հաճախությունը՝ օրինակ մեքենայի աշխատանքային արագություն — համընկնում է համակարգի սեփական հաճախություններից մեկի հետ։ Տատանումների ամպլիտուդը այդ դեպքում զգալիորեն ուժեղանում է, հաճախ հանգեցնելով ժամանակից շուտ մաշվածության և, ծանր դեպքերում, կատաստրոֆիկ ավերվածության։ Ռեզոնանսին չափազանց մոտ աշխատելը կրիտիկական արագություն պտտվող մեքենաների համար նույն թակարդի տարբերակն է։
Հետևաբար, կոշտությունը հասկանալը անհրաժեշտ է ռեզոնանսը ախտորոշելու և բուժելու համար.
- Խնդրի ախտորոշում. եթե մեքենան ռեզոնանսի մեջ է, վերլուծաբանը գիտի, որ գրգռող հաճախությունը չափազանց մոտ է սեփական հաճախությանը։ բախման փորձ ինչպիսի գործիքները կարող են ուղղակիորեն գտնել այդ սեփական հաճախությունը։
- Լուծման դիզայն. խնդիրը լուծելու համար սեփական հաճախությունը պետք է տեղաշարժվի։ Քանի որ հաճախ անիրագործելի է փոխել մեքենայի զանգվածը կամ նրա գրգռող (աշխատանքային) արագությունը, ամենատարածված լուծումը կոշտությունը փոխելն է։ Ներդիրներ, անկյունաձողեր ավելացնելը կամ հիմքը բարելավելը մեծացնում է համակարգի կոշտությունը, բարձրացնում սեփական հաճախությունը և տեղաշարժում այն՝ հեռու գրգռող հաճախությունից՝ վերացնելով ռեզոնանսը։ Հաճախականային արձագանքի ֆունկցիա (FRF) չափումը հետո օգտագործվում է փոփոխությունը հաստատելու համար։
4. Կոշտությունը մեքենաների դիագնոստիկայում
Կոշտության փոփոխությունները ոչ միայն դիզայնի փոփոխական են. դրանք կարող են լինել զարգացող թերիքի ուղղակի ցուցիչ։ Կառուցվածքի որևէ տեղում կոշտության կորուստը սովորաբար դրսևորվում է որպես աճող տատանում՝ ճանաչելի սպեկտրալ ստորագրությամբ.
- Խաղ: ազատ մոնտաժային բուրգ կամ մեքենայի շրջանակի կամ հիմքի մեջ զարգացող ճաք ներկայացնում է տեղային կոշտության էական կորուստ և բարձրացնում տատանումների ամպլիտուդը։ FFT սպեկտր, մեխանիկական լուծվածությունը հաճախ առաջացնում է շարք հարմոնիկներ (1×, 2×, 3× և այլն) աշխատանքային արագության հաճախությունների վրա։
- Փափուկ հենակ: երբ մեքենայի ոտքը հարթ չի նստում իր հիմքի վրա, առաջանում է խեղաթյուրված, ոչ գծային կոշտության պրոֆիլ, որն առաջացնում է բարձր տատանումներ և դժվարացնում ճշգրիտ կենտրոնավորում ը։
- Առանցքակալի մաշվածություն: առանցքակալի մաշվելիս գլորվող տարրերի և գլորման ուղիների միջև բացակը մեծանում է։ Սա գործում է որպես ռոտոր-աջակցման համակարգի ընդհանուր կոշտության նվազում և կարող է իջեցնել ռոտորի կրիտիկական արագությունները։
- Հիմքի կոշտություն: թույլ կամ վատթարացող հիմքը իջեցնում է ամբողջ մեքենայի աջակցման կոշտությունը, սեփական հաճախությունները իջեցնում է ցածր և երբեմն մեկ անգամ անվտանգ աշխատանքային արագությունը ձգում է ռեզոնանսի մեջ։
5. Կոշտությունը գործնական դաշտային աշխատանքում
Կոշտության խնդիրները ախտորոշվում են նույն կերպ, ինչ ցանկացած տատանումների թերիքը՝ չափումով։ Ինժեները, ով տեղադրում է ակսելերոմետր կասկածելի շրջանակի վրա և գրանցում սպեկտրը, կարող է տարբերակել իսկական ռոտորի թերիքը կառուցվածքայինից. ազատության կամ «փափուկ ոտքի» ստորագրությունը վկայում է կորցրած կոշտության մասին, այլ ոչ թե, օրինակ, անհավասարակշռություն։ Երկու ալիքանի սարք, ինչպիսին Balanset-1A լավ է հարմարված դրա համար, գրանցելով ամպլիտուդը, փուլը և հարմոնիկ պատկերը մեքենայի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային արագության դեպքում՝ որպեսզի վերլուծաբանը կարողանա հաստատել, թե արդյոք բարձր տատանումները բխում են հավասարակշռման խնդրից, որը պետք է ուղղել, թե՞ կոշտության պակասից, որը պետք է ամրացնել։ Այս տարբերակումը որոշիչ է. հավասարակշռելով մեքենա, որը իրականում տառապում է ազատությունից կամ ռեզոնանսից, երբեք չի լուծի խնդիրը։
