Memahami Resonansi Bingkai

Perangkat

Penyeimbang portabel & Penganalisis getaran Balanset-1A

Bagian

Sensor Optik (Laser Tachometer)

Kit diagnostik dan penyeimbangan getaran lengkap dari Vibromera, meliputi empat sensor getaran beserta kabel, modul antarmuka sinyal, takometer laser dengan dudukan magnetis, timbangan digital, kabel USB, dan wadah penyimpanan. Sistem ini dirancang untuk penyeimbangan rotor lapangan dan pemantauan kondisi pada peralatan industri.

Perangkat

Penyeimbang dinamis "Balanset-1A" OEM

Definisi: Apa itu Frame Resonance?

Resonansi bingkai adalah jenis spesifik resonansi struktural di mana rangka struktural, rumah, casing, atau penutup mesin itu sendiri bergetar pada salah satu frekuensi alami sebagai respons terhadap eksitasi dari komponen yang berputar. Tidak seperti resonansi pondasi atau pedestal yang melibatkan struktur pendukung, resonansi rangka melibatkan bodi mesin itu sendiri—struktur besi cor atau baja fabrikasi yang membungkus elemen-elemen yang berputar.

Resonansi rangka umum terjadi pada mesin dengan rumah yang besar dan relatif ringan seperti kipas, blower, pompa, dan motor. Resonansi ini biasanya bermanifestasi sebagai kebisingan yang berlebihan, getaran yang terlihat pada penutup atau panel, dan tingginya getaran pembacaan pada rangka yang tidak proporsional dengan getaran rotor sesungguhnya.

Situasi Resonansi Bingkai Umum

Rangka Motor dan Generator

Frekuensi Alami: Biasanya 50-400 Hz tergantung pada ukuran dan konstruksi
Perangsangan: 1× (tidak seimbang), frekuensi saluran 2× (120 Hz untuk motor 60 Hz), gaya elektromagnetik
Gejala: Getaran rangka jauh lebih tinggi daripada getaran bantalan; terdengar dengungan atau dengungan
Kerasnya: Bisa 5-10x lebih tinggi getarannya pada rangka dibandingkan pada bantalan

Rumah Kipas dan Blower

Frekuensi Alami: 20-200 Hz untuk kipas industri umum
Perangsangan: Frekuensi lewatnya blade (jumlah bilah × RPM)
Gejala: Panel rumah bergetar hebat; suara aerodinamis yang keras
Ciri: Mungkin hanya terjadi pada kecepatan atau kondisi aliran tertentu

Casing Pompa

Frekuensi Alami: 30-300 Hz tergantung pada desain casing
Perangsangan: Frekuensi lewat baling-baling, pulsasi hidrolik
Gejala: Getaran casing, kebisingan, potensi retak lelah
Kopling Hidrolik: Casing berisi cairan dapat menggabungkan getaran rotor dan casing

Rumah Gearbox

Eksitasi frekuensi mesh roda gigi
Frekuensi alami bingkai sering kali tumpang tindih dengan frekuensi mesh
Karakteristik suara keras pada roda gigi saat beresonansi

Tanda dan Deteksi Getaran

Gejala Khas

Tergantung Lokasi: Getaran sangat bervariasi di seluruh permukaan rangka (perbedaan 10× umum terjadi)
Bantalan vs. Rangka: Getaran rangka >> getaran bantalan (mungkin 3-10×)
Frekuensi Spesifik: Hanya pada frekuensi resonansi; frekuensi lainnya normal
Sensitif terhadap Kecepatan: Parah dalam rentang kecepatan sempit (±10-20% kecepatan resonansi)
Gerak Visual: Gerakan bingkai sering terlihat dengan mata telanjang

Tes Diagnostik

Uji Dampak (Benturan)

Pukul rangka dengan palu karet atau palu instrumen
Mengukur respon dengan akselerometer
Mengidentifikasi frekuensi alami bingkai dari puncak respons frekuensi
Bandingkan dengan frekuensi pengoperasian (1×, 2×, blade passing, dll.)

Survei Akselerometer Keliling

Mengukur getaran di banyak titik di seluruh rangka saat beroperasi
Buat peta getaran yang menunjukkan area tinggi dan rendah
Pola menunjukkan bentuk mode (tekukan, puntiran, panel melentur)
Mengidentifikasi antinode (gerakan maksimum) dan node (gerakan minimal)

Pengukuran Fungsi Transfer

Mengukur koherensi antara getaran bantalan (input) dan getaran rangka (output)
Koherensi tinggi pada frekuensi tertentu menegaskan resonansi
Fungsi transfer menunjukkan faktor amplifikasi

Solusi dan Mitigasi

Modifikasi Pengerasan

Tambahkan Tulang Rusuk atau Gusset Struktural

Meningkatkan kekakuan tekukan rangka
Meningkatkan frekuensi alami di atas rentang eksitasi
Relatif ekonomis dan efektif
Dapat dipasang kembali ke peralatan yang sudah ada

Meningkatkan Ketebalan Material

Menebalkan dinding rangka atau panel
Meningkatkan kekakuan dan frekuensi secara signifikan
Mungkin memerlukan modifikasi desain dan pengecoran/fabrikasi baru

Ikatan dan Penguat Struktural

Hubungkan sisi berlawanan dari rangka untuk mencegah kelenturan
Penahan silang meningkatkan kekakuan torsional
Dapat ditambahkan secara eksternal tanpa modifikasi internal

Penambahan Massa

Frekuensi Alami Lebih Rendah: Tambahkan massa untuk mengurangi frekuensi di bawah rentang eksitasi
Penempatan Strategis: Tambahkan massa di lokasi antinode untuk efek maksimal
Massa yang Disetel: Penambahan massa yang dihitung dengan cermat untuk menggeser mode tertentu
Kompromi: Peningkatan berat badan mungkin tidak diinginkan untuk semua aplikasi

Perawatan Peredam

Redaman Lapisan Terbatas

Bahan viskoelastis yang diapit di antara lapisan logam
Diterapkan pada permukaan datar yang besar (panel, penutup)
Mengurangi amplitudo puncak resonansi sebesar 50-80%
Efektif dalam rentang 20-500 Hz

Redaman Lapisan Gratis

Bahan peredam yang terikat langsung ke permukaan yang bergetar
Lebih sederhana daripada lapisan terbatas tetapi kurang efektif
Cocok untuk aplikasi dengan aksesibilitas terbatas

Perubahan Operasional

Perubahan Kecepatan: Beroperasi pada kecepatan di mana resonansi tidak terjadi
Kurangi Pemaksaan: Meningkatkan keseimbangan, keselarasan untuk mengurangi amplitudo eksitasi
Perubahan Proses: Mengubah aliran, tekanan, atau beban untuk menggeser frekuensi eksitasi

Pencegahan dalam Desain

Prinsip Desain

Kekakuan yang Memadai: Rangka desain dengan frekuensi alami > 2× frekuensi eksitasi tertinggi
Distribusi Massal: Hindari massa terkonsentrasi yang menciptakan mode frekuensi rendah
Ribbing dan Penguatan: Gabungkan fitur pengaku dari awal
Analisis Modal: FEA selama desain untuk memprediksi dan mengoptimalkan frekuensi alami

Verifikasi Desain

Pengujian prototipe dengan analisis dampak
Pengukuran bentuk defleksi operasi pada unit pertama
Modifikasi desain sebelum produksi jika resonansi ditemukan

Contoh Kasus

Situasi: Motor penggerak kipas sentrifugal 75 HP, kebisingan dan getaran berlebihan

Gejala: Getaran rangka motor 12 mm/s; getaran bantalan hanya 2,5 mm/s
Frekuensi: 120 Hz (frekuensi saluran 2× untuk motor 60 Hz)
Uji Dampak: Frekuensi alami bingkai terungkap pada 118 Hz
Akar Penyebab: Bingkai beresonansi pada frekuensi pemaksaan elektromagnetik
Solusi: Menambahkan empat gusset besi sudut yang menghubungkan kaki motor ke bel ujung
Hasil: Frekuensi alami bingkai bergeser ke 165 Hz, getaran turun menjadi 3,2 mm/s
Biaya: $200 dalam bahan vs. $8.000 untuk penggantian motor

Resonansi rangka merupakan masalah getaran yang umum namun sering salah didiagnosis. Mengenali gejala-gejala khasnya (getaran rangka yang tinggi relatif terhadap getaran bantalan, spesifik frekuensi, bergantung lokasi) dan menerapkan teknik diagnostik yang tepat (uji benturan, analisis ODS) memungkinkan solusi terarah yang dapat mengurangi getaran secara drastis dengan biaya terjangkau.

← Kembali ke Indeks Utama

Apa itu Resonansi Bingkai? Getaran Struktur Mesin

Diterbitkan oleh admin pada Oktober 31, 2025 Oktober 31, 2025