იძულებითი ვიბრაციის გაგება
განმარტება: რა არის იძულებითი ვიბრაცია?
იძულებითი ვიბრაცია არის რხევითი მოძრაობა, რომელიც გამოწვეულია მექანიკურ სისტემაზე გამოყენებული გარე პერიოდული ძალით. ვიბრაცია ხდება გამოყენებული ძალის სიხშირეზე (ძალის გამომწვევი სიხშირე) და ამპლიტუდა პროპორციულია ძალის გამომწვევი ფუნქციის სიდიდისა და უკუპროპორციულია სისტემის ამ სიხშირეზე მოძრაობისადმი წინააღმდეგობისა. ვიბრაცია მბრუნავ მექანიზმებში არის იძულებითი ვიბრაცია, რომლის საერთო იძულების წყაროებიც მოიცავს დისბალანსი (მბრუნავი ცენტრიდანული ძალა), არასწორი განლაგება (შეერთების ძალები) და აეროდინამიკური/ჰიდრავლიკური პულსაციები.
იძულებითი ვიბრაცია ფუნდამენტურად განსხვავდება თვითაღგზნებული ვიბრაცია (სადაც სისტემა წარმოქმნის საკუთარ მდგრად რხევას) და თავისუფალ ვიბრაციას (იმპულსის შემდეგ გარდამავალი რეაქცია). იძულებითი ვიბრაციის პრინციპების გაგება აუცილებელია, რადგან ის განმარტავს, თუ როგორ უკავშირდება ვიბრაციის ამპლიტუდა ხარვეზის სიმძიმეს და როგორ შეიძლება ვიბრაციის კონტროლი იძულებითი რხევის შემცირებით ან სისტემის რეაქციის შეცვლით.
იძულებითი ვიბრაციის მახასიათებლები
სიხშირის შესაბამისობა
- ვიბრაციის სიხშირე უდრის ფორსირების სიხშირეს
- თუ ფორსირება 30 ჰც-ზეა, ვიბრაცია 30 ჰც-ზეა
- თვითაღგზნებული ვიბრაციისგან განსხვავებით, რომელიც ბუნებრივი სიხშირით ხდება
- პროგნოზირებადი სიხშირე იძულებითი წყაროს საფუძველზე
ამპლიტუდის პროპორციულობა
- ვიბრაციის ამპლიტუდა პროპორციულია ფორსირების სიდიდისა
- ძალის გაორმაგება → ვიბრაციის გაორმაგება (წრფივი სისტემა)
- ამოიღეთ ფორსირება → ვიბრაციის შემაჩერებლები
- კონტროლირებადი ძალის შემცირებით
ფაზური ურთიერთობა
- განსაზღვრული ფაზა ძალასა და რეაქციას შორის ურთიერთობა
- ფაზა დამოკიდებულია სიხშირეზე ბუნებრივ სიხშირესთან მიმართებაში
- რეზონანსის ქვემოთ: ვიბრაცია ძალასთან ფაზაშია
- რეზონანსზე: 90° ფაზური ჩამორჩენა
- ზემოთ რეზონანსი: 180° ფაზური ჩამორჩენა
სტაბილურობა
- სისტემა სტაბილურია - ვიბრაცია შეზღუდულია
- საზღვრების გარეშე არ იზრდება
- ამპლიტუდა შეზღუდულია ფორსირებით და სისტემის რეაგირებით
- კონტრასტს უწევს არასტაბილურ თვითაღგზნებულ ვიბრაციას
მანქანა-დანადგარებში გავრცელებული ფორსირების ფუნქციები
1. დისბალანსი (1× ფორსინგი)
- ძალა: მასის ექსცენტრიულობიდან გამომდინარე მბრუნავი ცენტრიდანული ძალა
- სიხშირე: ერთხელ ბრუნზე (ლილვის სიჩქარე 1×)
- მასშტაბები: F = m × r × ω² (სიჩქარის კვადრატის პროპორციული)
- ყველაზე გავრცელებული: ვიბრაციის ძირითადი წყარო მბრუნავი აღჭურვილობის უმეტესობაში
2. არასწორი განლაგება (2× ფორსინგი)
- ძალა: შეერთების ძალები კუთხური/პარალელური გადახრიდან
- სიხშირე: ორჯერ თითო ბრუნზე (ლილვის სიჩქარე 2×)
- დამახასიათებელი: მაღალი ღერძული კომპონენტი
3. აეროდინამიკური/ჰიდრავლიკური (ფრთის/ფრთის გავლა)
- ძალა: წნევის პულსაციები პირ-სტატორის ურთიერთქმედებიდან
- სიხშირე: პირების რაოდენობა × ლილვის სიჩქარე
- მაგალითები: ვენტილატორები, ტუმბოები, კომპრესორები
4. მექანიზმის ბადის ძალები
- ძალა: კბილების ჩაჭედვა, რაც პერიოდულ დატვირთვას ქმნის
- სიხშირე: კბილების რაოდენობა × ლილვის სიჩქარე
- მასშტაბები: დაკავშირებულია გადაცემულ ბრუნვასთან და კბილის ხარისხთან
5. ელექტრომაგნიტური ძალები
- ძალა: მაგნიტური ველის პულსაციები ძრავებში/გენერატორებში
- სიხშირე: 2× ხაზის სიხშირე (120/100 ჰც)
- დამოუკიდებელი: მექანიკური სიჩქარის (ასინქრონული ფორსირება)
იძულებაზე რეაგირება: სისტემის ქცევა
ბუნებრივ სიხშირეზე დაბალი (სიხისტის კონტროლირებადი)
- ვიბრაციის ამპლიტუდა ≈ ძალა / სიმტკიცე
- რეაგირება ფაზაში ფორსინგით
- სიჩქარეზე დამოკიდებული ძალების ამპლიტუდა იზრდება სიჩქარესთან ერთად
- ტიპიური სამუშაო რეგიონი უმეტესი ხისტი როტორებისთვის
ბუნებრივი სიხშირით (რეზონანსი)
- ვიბრაციის ამპლიტუდა ≈ ძალა / (დემპინგი × ბუნებრივი სიხშირე)
- ამპლიტუდა გაძლიერებულია Q-ფაქტორით (როგორც წესი, 10-50×)
- 90° ფაზის ჩამორჩენა
- მცირე ძალები დიდ ვიბრაციას ქმნიან
- დემპინგი მხოლოდ შემზღუდველი ფაქტორია
ბუნებრივ სიხშირეზე მაღალი (მასით კონტროლირებადი)
- ვიბრაციის ამპლიტუდა ≈ ძალა / (მასა × სიხშირე²)
- 180° ფაზური ჩამორჩენა (ძალის მიმართულების საპირისპირო ვიბრაცია)
- ამპლიტუდა მცირდება სიხშირის მატებასთან ერთად
- კრიტიკულ სიჩქარეზე მეტი მოქნილი როტორების სამუშაო რეგიონი
იძულებითი ვიბრაცია სხვა ტიპებთან შედარებით
იძულებითი vs. თავისუფალი ვიბრაცია
- იძულებითი: უწყვეტი ფორსირება, ვიბრაციის შენარჩუნება, ფორსირების სიხშირით
- უფასო: იმპულსური რეაქცია, ვიბრაციის დაშლა, ბუნებრივი სიხშირით
- მაგალითი: დარტყმის ტესტი თავისუფალ ვიბრაციას იწვევს; მომუშავე მანქანა კი იძულებით ვიბრაციას.
იძულებითი და თვითაღგზნებული ვიბრაცია
- იძულებითი: გარე ძალა, ამპლიტუდა ძალის პროპორციულია, სტაბილური
- თვითაღფრთოვანებული: შინაგანი ენერგიის წყარო, ამპლიტუდა შეზღუდული არაწრფივობით, არასტაბილური
- მაგალითები: დისბალანსი იძულებითია; ზეთის მორევი თვითაღელვებულია
კონტროლი და შერბილება
იძულების შემცირება
- Balancing: პირდაპირ ამცირებს დისბალანსის იძულებას
- Alignment: ამცირებს არასწორი განლაგების ძალებს
- დეფექტების შეკეთება: ძალების შექმნის მექანიკური პრობლემების მოგვარება
- ყველაზე ეფექტური: იძულებითი წყაროს აღმოფხვრა ან მინიმუმამდე დაყვანა
სისტემის პასუხის შეცვლა
- სიხისტის შეცვლა: ბუნებრივი სიხშირეების გადატანა იძულებითი სიხშირეებისგან
- დატენვის დამატება: რეზონანსული ამპლიფიკაციის შემცირება
- მასის შეცვლა: ბუნებრივი სიხშირეების შეცვლა
- Იზოლაცია: შეამცირეთ ძალის გადაცემა სტრუქტურაზე
რეზონანსის თავიდან აცილება
- დარწმუნდით, რომ ფორსირების სიხშირეები არ ემთხვევა ბუნებრივ სიხშირეებს
- გამყოფი ზღვარი, როგორც წესი, ±20-30%
- დიზაინის ფაზის ანალიზი დასადასტურებლად
- სიჩქარის შეზღუდვები, თუ რეზონანსი გარდაუვალია
პრაქტიკული მნიშვნელობა
მანქანების ვიბრაციის უმეტესობა იძულებითია
- დისბალანსი, არასწორი განლაგება, გადაცემათა კოლოფის ბადე - ყველა იძულებითი ვიბრაცია
- პროგნოზირებადი და კონტროლირებადი შემცირების იძულებით გზით
- სტანდარტული ტექნიკური მომსახურების მოქმედებები (ბალანსირება, გასწორება) აგვარებს იძულებით გადაადგილების საკითხს
დიაგნოსტიკური მიდგომა
- სპექტრიდან ფორსირებული სიხშირის იდენტიფიცირება
- შესაბამისობა ცნობილ ძალის წყაროებთან (1×, 2×, გადაცემათა ბადე და ა.შ.)
- იძულებითი წყაროს დიაგნოსტიკა
- შეამცირეთ ზეწოლა შესაბამისი მოვლის საშუალებით
იძულებითი ვიბრაცია მბრუნავ მექანიზმებში ვიბრაციის ფუნდამენტური ტიპია, რომელიც წარმოიქმნება სისტემაზე მოქმედი გარე პერიოდული ძალების შედეგად. იძულებითი ვიბრაციის პრინციპების - სიხშირის შესაბამისობის, ამპლიტუდის პროპორციულობის და რეაგირების მახასიათებლების - გაგება საშუალებას იძლევა ვიბრაციის წყაროების სათანადო დიაგნოზის დასმის, შესაბამისი მაკორექტირებელი ქმედებების (იძულების შემცირება ან რეაგირების შეცვლა) და ისეთი სტრატეგიების შემუშავების, რომლებიც მინიმუმამდე დაიყვანება ვიბრაციას იძულების შემცირებისა და რეზონანსის თავიდან აცილების გზით.