Montavimo rezonanso supratimas
Montavimo rezonansas yra rezonansas būklė, kai montavimo sistema - vibroizolatoriai, montavimo bėgiai, laikikliai, kronšteinai, skridiniai arba visas ant atramų sumontuotas mašinos mazgas - vibruoja vienu iš savo natūralieji dažniai reaguodamas į besisukančios įrangos sužadinimą. Kai taip atsitinka, visa mašina atšoka, svyruoja arba rieda kaip standus kūnas ant savo laikiklių, o jos amplitudės yra daug didesnės nei tos pačios jėgos, kurios būtų sukeltos ant standaus pagrindo. Šis reiškinys geriausiai žinomas mašinose, kuriose sumontuoti vibroizolatoriai, tačiau jis gali ištikti ir įprastai varžtais pritvirtintus įrenginius, kai laikančioji konstrukcija neturi standumas. Bet kokiu atveju tai yra pagrindinė izoliacijos projektavimo problema, kurios reikia atsisakyti arba aktyviai valdyti, o ne atrasti eksploatacijos metu.
1. Apibrėžimas: Kas yra montavimo rezonansas?
Norint suprasti montavimo rezonansą, svarbiausia į mašiną ir jos atramas žiūrėti kaip į savarankišką masės ir spyruoklės sistemą. Mašina yra masė, o izoliatoriai arba atraminės konstrukcijos lankstumas yra spyruoklė. Kaip ir kiekviena tokia sistema, šis mazgas turi savituosius dažnius, ir jei važiavimo greitis arba viena iš jo harmonikų sutampa su vienu iš jų, tai priverstinis virpesys yra sustiprintas. Montavimo rezonansas skiriasi nuo rotoriaus ar veleno rezonanso tuo, kad visa mašina juda daugmaž kaip vienetas: montavimo įtaisų vibracija gerokai viršija paties rotoriaus vibraciją. Šis požymis yra nuoroda, kad problema yra ne rotoriuje, o atramoje. Tai glaudžiai susiję su rėmo rezonansas ir struktūrinis rezonansas, kurie apibūdina tą patį mašinos rėmo ar aplinkinės konstrukcijos stiprinimą.
2. Montavimo sistemos natūralieji dažniai
Standžiojo kūno režimai izoliatoriuose
Ant vibroizolatorių stovinti mašina elgiasi kaip standus kūnas ant spyruoklių, o standus kūnas erdvėje turi šešis laisvės laipsnius, todėl turi šešis standaus kūno natūraliuosius dažnius.
Transliacijos būdai (trys)
- Vertikalus atšokimas: judesys aukštyn-žemyn, paprastai žemiausias dažnis - apie 5-15 Hz, kai naudojama įprasta izoliacija.
- Horizontalusis vertimas (X ir Y): judesiai iš vienos pusės į kitą, paprastai apie 1,5-2 kartus dažnesni nei vertikalaus atšokimo dažnis.
Sukimosi režimai (trys)
- Ritinys: sukimasis apie išilginę ašį.
- Pikis: sukimasis apie skersinę ašį.
- Kursas: sukimasis apie vertikaliąją ašį.
- Dažniai: paprastai 10-30 Hz, priklausomai nuo mašinos matmenų ir jos svorio centro padėties.
Sujungti režimai
- Jei izoliatoriai išdėstyti nesimetriškai arba svorio centras nėra ties jais, režimai susipina.
- Tada vertimas ir sukimas vyksta kartu.
- Rezultatas - sudėtingas judesio modelis.
- Tokius susietus režimus sunkiau analizuoti ir koreguoti nei švarius, nesusietus atvejus.
3. Kada atsiranda montavimo rezonansas
Izoliacijos ir sistemos rezonansas
Dažniausiai pasitaikantis ir ironiškas scenarijus, nes jį lemia patys izoliatoriai, skirti vibracijai mažinti:
- Projektavimo tikslas: izoliatoriai parenkami taip, kad jų savasis dažnis būtų maždaug trečdalis ar penktadalis važiavimo greičio, todėl mašina yra gerai izoliuota.
- Problema: jei mašina veikia mažesniu nei projektiniu greičiu arba paleidimo metu paprasčiausiai pereina izoliatoriaus dažnį, priverstinis veikimas atitinka tą savitąjį dažnį.
- Simptomas: Stipri vibracija esant greičiui, artimam izoliatoriaus natūraliam dažniui
- Trukmė: tik tam tikrame, paprastai siaurame greičio diapazone.
Bėgių arba slydimo rezonansas
- Montavimo bėgiai ir įrangos skersiniai turi savo lenkimo režimus.
- Tipinis dažnis yra 15-50 Hz, priklausomai nuo tarpatramio ir standumo.
- Visas mazgas svyruoja ant lanksčių bėgių.
- Tai būdinga modulinei, supakuotai įrangai, tiekiamai kaip vienetas.
Laikiklio arba atramos rezonansas
- Ypač pažeidžiama prie sienos ar lubų pritvirtinta įranga ant laikiklių.
- Kronšteinas arba atraminė svirtis turi savo savitąjį dažnį.
- Mašinos judesys sustiprėja, kai važiavimo greitis atitinka važiavimo greitį.
- Dėl sustiprėjusio judesio vibracija gali būti perduodama į pačią pastato konstrukciją.
4. Diagnostinis identifikavimas
Pagrindiniai rodikliai
- Amplifikacija: vibracija, išmatuota ant laikiklio, yra daug didesnė už vibraciją prie mašinos - tai yra būsenos požymis.
- Supimasis arba šokinėjimas: matomas visos mašinos judėjimas.
- Jautrumas greičiui: sunkus tik siaurame greičio diapazone.
- Žemo dažnio: paprastai 5-30 Hz izoliuotose sistemose.
- Etapų santykiai: visi tvirtinimo taškai juda faziškai, kai veikia atšokimo režimas, arba nefaziškai, kai veikia svyravimo režimas.
Diagnostinė procedūra
- Nustatykite rezonansinį dažnį nuo viršūnės vibracijos spektras.
- Patikrinkite laikiklius smūginiu bandymu: a smūgio testas atskleidžia laikiklio savitąjį dažnį, nepriklausantį nuo veikiančio mechanizmo.
- Palyginti: jei darbinis rezonansinis dažnis sutampa su išmatuotu laikiklio savituoju dažniu, patvirtinamas montavimo rezonansas.
- Išmatuokite kelias vietas nustatyti fazė santykiai tarp montavimo taškų.
- Įvertinkite režimo formą: nuspręskite, ar judesys yra šokinėjimo, šuoliavimo, ar susietasis režimas.
Labai svarbi ankstyvoji diagnozės dalis - atskirti atramos problemą nuo rotoriaus problemos. Pirmiau pateiktas požymis - didelis judėjimas atramose, nedidelis rotoriaus judėjimas, kai didžiausias judėjimas fiksuojamas ties struktūriniu dažniu, o ne ties sekimo greičiu - tvirtai rodo, kad tai yra atrama. Be to, reikia stengtis nepainioti tvirtinimo rezonanso su minkšta pėda, kai viena atrama nėra plokščia ir iškraipo rėmą; jos abi gali egzistuoti kartu ir abi didina vibraciją.
5. Sprendimai
Izoliacijos ir sistemos rezonanso atveju
Keisti izoliatoriaus standumą
- Tvirtesni izoliatoriai padidinti savitąjį dažnį virš darbinio greičio.
- Minkštesni izoliatoriai sumažinkite jį žemiau paleidimo diapazono, jei įranga gali toleruoti didesnį statinį nuokrypį.
- Atrankos taisyklė: izoliatoriaus dažnis turėtų būti mažesnis nei trečdalis mažiausio darbinio greičio.
Pridėti slopinimą
- Naudokite izoliatorius su įmontuotais slopinimas - elastomeriniai laikikliai vietoj plieninių spyruoklių.
- Lygiagrečiai su izoliatoriais sumontuokite klampumo arba trinties slopintuvus.
- Amortizavimas sumažina rezonanso viršūnę, net jei dažnių sutapimo neįmanoma pašalinti.
Pagerinti izoliatoriaus montavimą
- Užtikrinkite, kad kiekvienas izoliatorius būtų tinkamai pakrautas - nebūtų užstrigęs, surištas ar be apkrovos.
- Patikrinkite, ar izoliatoriai atitinka faktinį, o ne numanomą įrangos svorį.
- Patikrinkite, ar izoliatoriai nėra užsikimšę arba sugedę, ar nepraradę projektinio standumo.
- Patikrinkite, ar simetriškai išdėstytas svorio centro atžvilgiu, kad išvengtumėte susietųjų režimų.
Konstrukciniam tvirtinimo rezonansui
Sustiprinkite tvirtinimo konstrukciją
- Į bėgius ar skersinius įtraukite sutvirtinimus.
- Padidinkite kronšteino storį arba pridėkite kronšteinų.
- Sutrumpinkite nepalaikomus tarpsnius.
- Atskirus tvirtinimo taškus suriškite taip, kad jie veiktų kaip vienas.
Montavimo konfigūracijos keitimas
- Pridėkite tarpines atramas, kad sumažintumėte tarpatramio ilgį.
- Perkelkite tvirtinimo taškus į standesnes konstrukcijos dalis.
- Naudokite tvirtesnę tvirtinimo įrangą.
Kadangi visi šie judesiai atliekami keičiant natūralųjį dažnį, atraminės konstrukcijos pamatų standumas yra svertas, už kurio jie traukia. pamatų savosios dažnio skaičiuoklė padeda patvirtinti, kad standumo pokytis iš tikrųjų keičia dažnį, kuris nepriklauso nuo važiavimo greičio.
Operaciniai sprendimai
- Greičio apribojimas: išvengti ilgalaikio veikimo rezonansiniu greičiu.
- Staigus pagreitis: paleidimo metu greitai pereina rezonansą, todėl susikaupia mažai energijos.
- Sumažinkite sužadinimą: pagerinti . balansas kad sumažėtų rezonansinio dažnio jėga.
6. Izoliacijos projektavimas ir sujungta įranga
Vibracijos izoliacijos konstrukcija
Garso izoliacijos konstrukcija pirmiausia apsaugo nuo montavimo rezonanso, nes darbinis greitis yra gerokai mažesnis už montavimo įtaiso natūraliuosius dažnius:
- Dažnio santykis: izoliatoriaus dažnis turi atitikti fizoliatorius < 0.3 × fminimalus eksploatavimas.
- Perdavimas: tiksliai per rezonansą perduodamumas gali viršyti 10 - laikiklis ne izoliuoja, o sustiprina, o tai yra priešinga jo paskirčiai.
- Veikimo diapazonas: kad izoliacija būtų veiksminga, visi darbiniai dažniai turėtų būti didesni nei 2-3× izoliatoriaus dažnis.
- Startuolis: trumpas, didelės amplitudės rezonanso prasilenkimas įsibėgėjimo metu yra priimtinas, jei jis yra trumpas.
Pasirinkti izoliatorius, atitinkančius šiuos tikslus, yra įprastas dydžio nustatymo pratimas;. vibracinio tvirtinimo pasirinkimo skaičiuoklė suderina laikiklio standumą su mašinos mase ir greičiu, o mašinų vibracijos izoliacijos skaičiuoklė įvertinamas gautas izoliavimo efektyvumas.
Sukabinta įranga
Varikliu varoma įranga, sumontuota ant bendros pagrindo plokštės, sukelia papildomų sunkumų:
- Visam mazgui būdingi standžiojo kūno režimai jo laikikliuose.
- Variklio ir varomosios mašinos vibracijos susiejamos per bendrą pagrindo plokštę.
- Rezonansą gali sužadinti bet kuri mašina, nepriklausomai nuo to, kuris šaltinis yra garsesnis.
- Todėl ji turi būti traktuojama kaip viena išbaigta sistema, o ne kaip dvi nepriklausomos mašinos.
7. Matavimo ir analizės priemonės
Modalinė analizė
- Modalinė analizė išsamiai apibūdina kiekvieną montavimo sistemos režimą.
- Jame nustatomas kiekvieno iš jų dažnis, slopinimas ir režimo forma.
- Šie duomenys tiesiogiai naudojami atliekant dizaino pakeitimus.
- Tai galima atlikti eksperimentiškai naudojant smūginis bandymas arba prognozuojama taikant baigtinių elementų analizę.
Darbinė deformacijos forma (ODS)
- ODS analizė vizualizuoja faktinį judėjimo modelį mašinai dirbant.
- Jis aiškiai atskiria montavimo rezonansą nuo rotoriaus rezonanso.
- Jis parodo, kuris režimas yra aktyvus - "bounce", "rock" arba "coupled".
- Jis tiksliai nurodo, kur reikėtų pridėti standumo, kad būtų pasiektas didžiausias efektas.
Lauke daugelį šių darbų padeda atlikti tas pats nešiojamasis prietaisas, kuris naudojamas įprastiniam balansavimui. Dviejų kanalų analizatorius, pvz. Balanset-1A fiksuoja amplitudę ir fazę keliuose laikiklių taškuose, o naudojant smūginio bandymo funkciją tiesiogiai matuojamas laikiklio savasis dažnis - inžinierius gali patvirtinti įtariamą laikiklio rezonansą, nuspręsti, ar reikia standesnės atramos, ar geresnio balanso, ir patikrinti, ar ištaisyta problema jau išspręsta.
Montavimo rezonansas gali sukelti stiprią vibraciją net ir gerai prižiūrimose, gerai subalansuotose mašinose vien dėl to, kad problema slypi atramose, o ne rotoriuje. Norint sėkmingai kontroliuoti bet kokio besisukančio įrenginio vibraciją, labai svarbu suprasti montavimo sistemų - visų pirma vibroizolatorių - savituosius dažnius ir tvirtai atskirti juos nuo darbinių greičių.
