Poveikio bandymų supratimas
Smūgio bandymai - taip pat vadinama impulsiniu bandymu arba smūgio modaline analize - tai modalinis testavimas metodas, kai naudojant smūginį plaktuką su prietaisais į konstrukciją siunčiami plačiajuosčiai jėgos impulsai ir matuojamas jų poveikis. vibracija atsakymas su akcelerometrai. Pagal jėgos ir reakcijos signalus apskaičiuojama dažnio atsako funkcijos (FRF), kurie parodo, kaip struktūra reaguoja kiekvienu dažniu, ir atskleidžia jos savieji dažniai, režimo formosir slopinimas santykiai - informacija, reikalinga norint suprasti dinaminę elgseną ir diagnozuoti rezonansas problemų.
Smūginis bandymas yra praktinė lauko alternatyva vibraciniam modaliniam bandymui, suteikianti panašią informaciją be sunkių, brangių elektromagnetinių vibratorių ir sudėtingų montavimo įtaisų, kurių reikia vibraciniam bandymui. Jis plačiai naudojamas rezonansiniams trikdžiams šalinti, konstrukcijų modifikacijoms patvirtinti ir baigtinių elementų modeliams koreliuoti mašinų ir konstrukcijų dinamikos darbuose. Jis glaudžiai susijęs su paprastesniu smūgio testas, kuriame naudojamas tas pats impulsų principas, kad būtų rastas vienas savasis dažnis.
1. Pagrindinis principas
Šis metodas pagrįstas paprastu faktu: trumpas, stiprus smūgis vienu metu sužadina platų dažnių diapazoną. Vos milisekundę ar dvi trunkančio plaktuko smūgio energija gana tolygiai pasiskirsto plačiame dažnių diapazone, todėl vienu metu skamba visos to diapazono modos. Matuojant ir įėjimo jėgą, ir išėjimo atsaką bei dalijant vieną iš kito dažnių srityje, bandymas atskiria pačios konstrukcijos elgseną nuo konkretaus smūgio, kuris buvo suduotas - rezultatas, FRF, yra tik konstrukcijos savybė ir nepriklauso nuo smūgio stiprumo.
2. Įranga
Instrumentinis smūginis plaktukas
- Jėgos keitiklis: smūgio jėgą matuoja plaktuko galvutėje esantis pjezoelektrinis jutiklis.
- Plaktuko masė: 0,1-5 kg, parenkamas pagal struktūros dydį ir dominantį dažnių diapazoną.
- Keičiami antgaliai: kietas (plienas), vidutinio kietumo (plastikas) ir minkštas (guma).
- Išvestis: jėgos signalą, sinchronizuotą su atsako matavimu.
- Tipinės išlaidos: maždaug $500-3000.
Reakcijos jutikliai
- Akselerometrai, įrengti dominančiuose taškuose.
- Gali būti naudojamas vienas judantis akselerometras arba keli fiksuoti jutikliai.
- Dažnių diapazonas, kuris patogiai atitinka bandymo reikalavimus.
Duomenų rinkimas
- Mažiausiai du kanalai - jėgos ir atsako.
- Būtina vienu metu imti mėginius iš šių kanalų.
- An FFT analizatoriumi arba specialia modalinės analizės programine įranga.
- Apskaičiavimas perdavimo funkcija ir darna.
3. Bandymo procedūra
Vieno taško FRF
- Akcelerometro montavimas atsakymo vietoje.
- Pasirinkite plaktuko antgalį kad atitiktų struktūrą ir tikslinį dažnių diapazoną.
- Įtvirtinti struktūrą su stipriu ir greitu smūgiu į sužadinimo tašką.
- Įrašykite duomenis - jėgos ir atsako signalus kartu.
- Apskaičiuokite FRF: H(f) = Reakcija(f) / Jėga(f).
- Vidutiniškai kartojant 3-10 kartų ir išvedant FRF vidurkį.
- Patikrinkite nuoseklumą duomenų kokybei patikrinti (koherentiškumas > 0,9).
Daugiataškis testavimas
- Slankiojantis plaktukas: paveikti daug taškų, išlaikant fiksuotą akselerometrą.
- Judantis akselerometras: smūgis į vieną fiksuotą tašką judant akselerometrui.
- Rezultatas: FRF iš kelių vietų atskleidžia režimo formos.
- Tinklelio testavimas: sistemingas taškų tinklelis leidžia atlikti išsamų struktūrinį tyrimą.
4. Plaktuko antgalio parinkimas
Poveikis dažnio turiniui
- Kietas antgalis (plienas): Trumpa smūgio trukmė, aukšto dažnio turinys, tinka standžioms konstrukcijoms ir aukštiems dažniams (iki 10+ kHz)
- Vidutinio ilgio antgalis (nailonas/delrinas): Vidutinės trukmės, subalansuoto spektro, bendros paskirties (iki 2–5 kHz)
- Minkštas antgalis (guminis): ilgai trunkantis, žemo dažnio akcentas; tinka didelėms, lanksčioms struktūroms (iki 500-1000 Hz).
Logika yra tokia pati, kaip ir pagrindinis principas: trumpesnis ir kietesnis kontaktas sutelkia energiją platesniame, aukštesniame diapazone, o minkštesnis ir ilgesnis kontaktas sutelkia ją žemame dažnyje. Todėl antgalis parenkamas taip, kad energija būtų sutelkta ten, kur yra dominančios modos.
Struktūros suderinimas
- Lengvosios struktūros: nedideliu plaktuku su minkštu antgaliu, kad būtų išvengta pažeidimų ir skambėjimo.
- Sunkiosios konstrukcijos: didelį plaktuką su kietesniu antgaliu, kad būtų tinkamai sužadintas.
- Nykščio taisyklė: konstrukcija turėtų reaguoti aiškiai, bet ne pernelyg stipriai - paprastai didžiausias pagreitis yra apie 1-10 g.
5. Duomenų kokybė
Gera smūgio technika
- Greitas, švarus smūgis be dvigubų smūgių.
- Plaktukas iš karto atsitraukė, todėl jis neliko kontakte.
- Smūgis statmenai paviršiui.
- Nuosekli smūgio vieta.
- Tinkamas jėgos lygis.
Nuoseklumo patvirtinimas
- Svetainė darna funkcija rodo matavimo kokybę.
- Koherentiškumas, artimas 1,0 (> 0,9), reiškia gerus duomenis.
- Maža darna rodo, kad poveikis yra silpnas, triukšmas arba netiesiškumas.
- Atmeskite prastą poveikį ir pakartokite bandymą.
Dvigubas smūgis yra dažniausiai pasitaikanti klaida: į struktūrą patenka du impulsai ir sugadinamas įvesties spektras, o tai yra būtent ta klaida, kurią taip gerai atskleidžia koherentiškumas - koherentiškumo sumažėjimas jums rūpimu dažniu yra signalas, kad reikia atmesti tą vidurkį ir smogti iš naujo.
6. Rezultatai ir aiškinimas
Dažnio atsako funkcija
- Magnitudės grafike pavaizduota stiprinimo priklausomybė nuo dažnio.
- Viršūnės žymi savituosius dažnius ir rezonansus.
- Viršūnės aukštis atspindi stiprinimo koeficientą, kuris yra atvirkščiai proporcingas slopinimui.
- Svetainė fazė diagramoje pavaizduotas 180° poslinkis per kiekvieną rezonansą.
Natūralaus dažnio nustatymas
- Išvardykite visas FRF viršūnes.
- Pirmasis režimas paprastai yra žemiausio dažnio viršūnė.
- Aukštesnės modos yra aukštesniuose dažniuose.
- Palyginkite juos su darbiniais dažniais ir patikrinkite, ar nėra trukdžių.
Režimo formos nustatymas
- Gauta atlikus kelių taškų bandymus.
- Santykinės atsako amplitudės rezonanso metu apibrėžia deformacijos modelį.
- Programinė įranga gali animuoti formą.
- Tai identifikuoja mazgai ir kiekvieno režimo antinodai.
7. Mašinų gedimų šalinimo programos
Rėmo rezonanso tyrimas
- Smūgis į variklio arba ventiliatoriaus rėmą.
- Nustatykite rėmo savieji dažniai.
- Palyginkite juos su peilių ašmenimis ir variklio elektromagnetinių dažnių.
- Jei randama atitiktis, problema yra rezonansas.
Fondo testavimas
- Smūgis į pagrindo plokštę arba pamatą.
- Nustatykite jo natūraliuosius dažnius.
- Patikrinkite, ar pakankamai standumas ir dažnio atskyrimas.
Prieš/po palyginimai
- Bandymas prieš atliekant konstrukcijos pakeitimus.
- Vėliau atlikite pakartotinį bandymą - po to, kai buvo pakeistas standumas, pridėta amortizacija arba masė.
- Patikrinkite, ar pakeitimu pasiektas norimas poveikis.
- Kiekybiškai įvertinkite pagerėjimą.
8. Smūgio bandymai lauke
Kadangi šiam bandymui atlikti reikia tik plaktuko su prietaisais ir dviejų kanalų analizatoriaus, smūgio bandymas natūraliai įsilieja į lauko inžinieriaus įrankių rinkinį kartu su įprastiniu vibracijos tyrimu. Kai mašina rodo didelį bėgimo greitis vibracijos, dažnai pirmiausia kyla klausimas, ar priežastis yra jėga, pvz. disbalansas arba struktūrinis rezonansas, sustiprinantis įprastą jėgą. Nešiojamasis analizatorius, pvz. Balanset-1A naudojamas matuoti ir, jei priežastis yra disbalansas, jį ištaisyti lauko balansavimas; atlikus smūgio į rėmą ar pamatą bandymą, galima nustatyti, ar užsispyrusią liekamąją vibraciją sustiprina netoliese esantis savasis dažnis - tai padeda pasirinkti, ar subalansuoti rotorių, ar sustiprinti konstrukciją.
Smūginis bandymas yra praktiškas, ekonomiškai efektyvus modalinės analizės metodas, kurį gali taikyti ir lauko vibracijos specialistai. Naudojant tik plaktuką su prietaisais ir vibracijos analizatorių, galima nustatyti konstrukcijų rezonansus, patvirtinti pakeitimus ir pateikti dinamines charakteristikas, reikalingas rezonansų problemoms spręsti ir konstrukcijų projektams optimizuoti įvairiose mašinų ir konstrukcijų srityse.
