Apa itu Getaran Paksa? Respons Eksitasi Eksternal • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu Getaran Paksa? Respons Eksitasi Eksternal • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu Getaran Paksa? Respons Eksitasi Eksternal

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Getaran Paksa

Definisi: Apa itu Getaran Paksa?

Getaran paksa adalah gerak osilasi yang disebabkan oleh gaya periodik eksternal yang diberikan pada sistem mekanis. Getaran terjadi pada frekuensi gaya yang diberikan (frekuensi gaya), dan amplitudonya sebanding dengan besarnya fungsi gaya dan berbanding terbalik dengan resistansi sistem terhadap gerakan pada frekuensi tersebut. Sebagian besar getaran pada mesin berputar terdapat getaran paksa, dengan sumber pemaksaan umum termasuk ketidakseimbangan (gaya sentrifugal berputar), ketidaksejajaran (gaya kopling), dan denyut aerodinamis/hidrolik.

Getaran paksa pada dasarnya berbeda dari getaran yang tereksitasi sendiri (di mana sistem menghasilkan osilasi berkelanjutannya sendiri) dan getaran bebas (respons transien setelah impuls). Memahami prinsip-prinsip getaran paksa sangat penting karena menjelaskan bagaimana amplitudo getaran berhubungan dengan tingkat keparahan gangguan dan bagaimana getaran dapat dikendalikan dengan mengurangi gaya paksa atau memodifikasi respons sistem.

Karakteristik Getaran Paksa

Pencocokan Frekuensi

  • Frekuensi getaran sama dengan frekuensi pemaksaan
  • Jika memaksa pada 30 Hz, getaran pada 30 Hz
  • Tidak seperti getaran eksitasi diri yang terjadi pada frekuensi alami
  • Frekuensi yang dapat diprediksi berdasarkan sumber pemaksaan

Proporsionalitas Amplitudo

  • Amplitudo getaran sebanding dengan besarnya gaya
  • Gandakan gaya → gandakan getaran (sistem linier)
  • Hapus pemaksaan → getaran berhenti
  • Dapat dikontrol melalui pengurangan gaya

Hubungan Fase

  • Pasti fase hubungan antara gaya dan respons
  • Fase bergantung pada frekuensi relatif terhadap frekuensi alami
  • Di bawah resonansi: getaran sefase dengan gaya
  • Pada resonansi: jeda fase 90°
  • Di atas resonansi: jeda fase 180°

Stabilitas

  • Sistem stabil—getaran terbatas
  • Tidak tumbuh tanpa batas
  • Amplitudo dibatasi oleh pemaksaan dan respons sistem
  • Berbeda dengan getaran eksitasi diri yang tidak stabil

Fungsi Pemaksaan Umum dalam Mesin

1. Ketidakseimbangan (1× Pemaksaan)

  • Memaksa: Gaya sentrifugal berputar dari eksentrisitas massa
  • Frekuensi: Sekali per putaran (1× kecepatan poros)
  • Besarnya: F = m × r × ω² (sebanding dengan kuadrat kecepatan)
  • Paling Umum: Sumber getaran utama pada sebagian besar peralatan berputar

2. Ketidakselarasan (2× Pemaksaan)

  • Memaksa: Gaya kopling dari offset sudut/paralel
  • Frekuensi: Dua kali per putaran (kecepatan poros 2×)
  • Ciri: Komponen aksial tinggi

3. Aerodinamis/Hidrolik (Blade/Vane Passing)

  • Memaksa: Pulsasi tekanan dari interaksi bilah-stator
  • Frekuensi: Jumlah bilah × kecepatan poros
  • Contoh: Kipas, pompa, kompresor

4. Gaya Jaring Roda Gigi

  • Memaksa: Keterlibatan gigi menciptakan beban periodik
  • Frekuensi: Jumlah gigi × kecepatan poros
  • Besarnya: Terkait dengan torsi yang ditransmisikan dan kualitas gigi

5. Gaya Elektromagnetik

  • Memaksa: Pulsasi medan magnet pada motor/generator
  • Frekuensi: Frekuensi saluran 2× (120/100 Hz)
  • Mandiri: Kecepatan mekanis (pemaksaan asinkron)

Respon terhadap Pemaksaan: Perilaku Sistem

Di Bawah Frekuensi Alami (Dikendalikan Kekakuan)

  • Amplitudo getaran ≈ Gaya / Kekakuan
  • Respons sefase dengan pemaksaan
  • Amplitudo meningkat seiring dengan kecepatan untuk gaya yang bergantung pada kecepatan
  • Wilayah operasi tipikal untuk sebagian besar rotor kaku

Pada Frekuensi Alami (Resonansi)

  • Amplitudo getaran ≈ Gaya / (Peredaman × Frekuensi Alami)
  • Amplitudo diperkuat oleh faktor Q (biasanya 10-50×)
  • jeda fase 90°
  • Kekuatan kecil menciptakan getaran besar
  • Redaman hanya merupakan faktor pembatas

Di Atas Frekuensi Alami (Dikendalikan Massa)

  • Amplitudo getaran ≈ Gaya / (Massa × Frekuensi²)
  • Jeda fase 180° (getaran berlawanan arah dengan gaya)
  • Amplitudo menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi
  • Wilayah operasi untuk rotor fleksibel di atas kecepatan kritis

Getaran Paksa vs. Jenis Lainnya

Getaran Paksa vs. Getaran Bebas

  • Dipaksa: Pemaksaan berkelanjutan, getaran berkelanjutan, pada frekuensi pemaksaan
  • Bebas: Respon impuls, peluruhan getaran, pada frekuensi alami
  • Contoh: Uji benturan menghasilkan getaran bebas; menjalankan mesin menghasilkan getaran paksa

Getaran Paksa vs. Getaran yang Tereksitasi Sendiri

  • Dipaksa: Gaya eksternal, amplitudo sebanding dengan gaya, stabil
  • Bersemangat Sendiri: Sumber energi internal, amplitudo dibatasi oleh nonlinieritas, tidak stabil
  • Contoh: Ketidakseimbangan dipaksakan; pusaran minyak bersemangat dengan diri sendiri

Pengendalian dan Mitigasi

Mengurangi Pemaksaan

  • Menyeimbangkan: Mengurangi ketidakseimbangan secara langsung
  • Penyelarasan: Mengurangi gaya misalignment
  • Memperbaiki Cacat: Memperbaiki masalah mekanis yang menciptakan gaya
  • Paling Efektif: Hilangkan atau minimalkan sumber pemaksaan

Ubah Respons Sistem

  • Ubah Kekakuan: Menggeser frekuensi alami dari frekuensi pemaksaan
  • Tambahkan Redaman: Mengurangi amplifikasi resonansi
  • Ubah Massa: Memodifikasi frekuensi alami
  • Isolasi: Mengurangi transmisi gaya ke struktur

Hindari Resonansi

  • Pastikan frekuensi pemaksaan tidak sesuai dengan frekuensi alami
  • Margin pemisahan biasanya ±20-30%
  • Analisis fase desain untuk memverifikasi
  • Pembatasan kecepatan jika resonansi tidak dapat dihindari

Signifikansi Praktis

Sebagian Besar Getaran Mesin Dipaksa

  • Ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, gigi saling terkait—semua getaran paksa
  • Dapat diprediksi dan dikendalikan melalui pemaksaan pengurangan
  • Tindakan pemeliharaan standar (keseimbangan, penyelarasan) mengatasi pemaksaan

Pendekatan Diagnostik

  • Identifikasi frekuensi pemaksaan dari spektrum
  • Cocokkan dengan sumber pemaksaan yang diketahui (1×, 2×, susunan roda gigi, dll.)
  • Diagnosis sumber pemaksaan
  • Kurangi pemaksaan melalui pemeliharaan yang tepat

Getaran paksa adalah jenis getaran fundamental pada mesin berputar, yang timbul akibat gaya periodik eksternal yang bekerja pada sistem. Memahami prinsip-prinsip getaran paksa—penyesuaian frekuensi, proporsionalitas amplitudo, dan karakteristik respons—memungkinkan diagnosis sumber getaran yang tepat, tindakan korektif yang tepat (mengurangi gaya atau memodifikasi respons), dan merancang strategi yang meminimalkan getaran melalui pengurangan gaya dan penghindaran resonansi.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori:
WhatsApp