Perdavimo funkcijos supratimas
Apibrėžimas: Kas yra perdavimo funkcija?
Perdavimo funkcija (taip pat vadinamas dažnio atsako funkcija arba FRF) yra kompleksinių reikšmių funkcija, apibūdinanti, kaip mechaninė sistema reaguoja į įvesties jėgas arba judesius kaip dažnio funkciją. Matematiškai tai yra išvesties ir našumo santykis. vibracija Atsakas į įvesties sužadinimą kiekvienu dažniu: H(f) = Output(f) / Input(f). Perdavimo funkcija apima ir signalo dydžio informaciją (kiek sistema sustiprina arba susilpnina kiekvienu dažniu), ir fazė informacija (laiko uždelsimas arba rezonansinės charakteristikos).
Perdavimo funkcijos yra labai svarbios norint suprasti mašinų dinamiką, nes jos apibūdina sistemos būdingas atsako charakteristikas –natūralieji dažniai, slopinimas, režimo formos – nepriklausomai nuo konkretaus priverstinio poveikio, kuris gali būti veikimo metu. Jos yra būtinos modalinė analizė, konstrukcinių modifikacijų prognozavimas ir vibracijos izoliacijos projektavimas.
Matematinis formulavimas
Pagrindinis apibrėžimas
- H(f) = Y(f) / X(f)
- Kur Y(f) = išėjimo (atsako) spektras
- X(f) = įėjimo (sužadinimo) spektras
- Abu matuojami vienu metu
Naudojant kryžminį spektrą
Triukšmingiems matavimams:
- H(f) = Gxy(f) / Gxx(f)
- Gxy = kryžminis spektras tarp įėjimo ir išėjimo
- Gxx = įvesties automatinis spektras
- Sumažina išvesties triukšmo šališkumą
- Standartinis metodas praktikoje
Komponentai
- Dydis |H(f)|: Stiprinimo koeficientas kiekviename dažnyje
- Fazė ∠H(f): Fazės atsilikimas tarp išėjimo ir įėjimo
- Tikroji dalis: Fazės atsakas
- Įsivaizduojama dalis: Kvadratūrinis atsakas
Fizinė reikšmė
Dydžio interpretacija
- |H| > 1: Sistema stiprina šiuo dažniu (rezonanso sritis)
- |H| = 1: Išvestis lygi įvesties (neutrali)
- |Š| < 1: Sistema silpnina (izoliacija, nerezonansas)
- Viršūnės: Atsiranda natūraliais dažniais (rezonansai)
- Piko aukštis: Susiję su slopinimu (aukštesni pikai = mažesnis slopinimas)
Fazės interpretacija
- 0°: Išėjimas fazėje su įėjimu (reguliuojamas standumo lygiu, žemiau rezonanso)
- 90°: Išvestis atsilieka nuo įvesties ketvirčio ciklo (esant rezonansui)
- 180°: Išėjimas priešingas įėjimui (masės kontroliuojamas, virš rezonanso)
- Fazinis rezonansas: Būdingas 180° poslinkis iš apačios į viršų
Matavimo metodai
Smūgio bandymas (smūgio bandymas)
Dažniausiai pasitaiko mašinoms:
- Įvestis: Instrumentinis plaktuko smūgis (matuoja jėgą)
- Išvestis: Akselerometras ant konstrukcijos (matuoja atsaką)
- Privalumai: Greita, paprasta, nereikia jokios specialios įrangos, išskyrus plaktuką ir akselerometrą
- Apribojimai: Vienas smūgis = ribotas vidurkinimas, jėgos spektro kokybė
Kratytuvo bandymas
- Valdomas elektromagnetinis kratytuvas taiko jėgą
- Atsitiktinis, šluotas sinusinis arba čirpimo sužadinimas
- Puikus jėgos valdymas ir spektrinis turinys
- Auksinis standartas, bet reikalinga kratytuvo įranga
Operacinis matavimas
- Naudoti darbines jėgas kaip įvestį (veikianti mašina)
- Mažiau kontroliuojamos, bet realios eksploatavimo sąlygos
- Reikalingas identifikuojantis įvesties taškas (jėgos matavimas arba atskaitos taškas)
Paraiškos
1. Modalinė analizė
Natūralių dažnių ir modų formų nustatymas:
- Perdavimo funkcijos dydžio viršūnės = natūralūs dažniai
- Fazės per smailes patvirtina rezonansą
- Piko plotis rodo slopinimą
- Keli matavimo taškai atskleidžia režimo formas
2. Rezonanso diagnozė
- Nustatykite, ar darbinis dažnis artimas natūraliam dažniui
- Įvertinkite atskyrimo ribą
- Nustatykite probleminius rezonansus
- Vadovo modifikavimo strategijos
3. Vibracijos izoliacijos projektavimas
- Izoliatoriaus efektyvumo prognozavimas
- Perdavimo funkcija rodo perdavimo ir dažnio santykį
- Izoliatoriaus natūralus dažnis matomas kaip pikas
- Virš 2 × izoliatoriaus dažnio, gera izoliacija (|H| < 1)
4. Struktūrinių modifikacijų prognozavimas
- Numatykite masės, standumo ar slopinimo pokyčių poveikį
- Palyginimas prieš / po patvirtina pakeitimus
- Optimizuokite modifikacijas modeliuodami
Interpretacija mašinų kontekste
Rotoriaus guolių sistema
- Įvestis: rotoriaus disbalanso jėga
- Išvestis: Guolio vibracija
- Perdavimo funkcija parodo, kaip disbalansas sukuria vibraciją
- Piko taškai kritiniai greičiai
- Naudojamas rotoriaus dinamikos analizėje
Fondo perdavimas
- Įvestis: Guolio korpuso vibracija
- Išvestis: pamatų arba grindų vibracija
- Rodo vibracijos perdavimo kelią
- Nustato probleminius perdavimo dažnius
- Vadovauja izoliacijai arba sustingimui
Ryšys su kitomis funkcijomis
Perdavimo funkcija ir dažnio atsakas
- Terminai dažnai vartojami pakaitomis
- Dažnio atsako funkcija (FRF) yra tokia pati kaip perdavimo funkcija vibracijos kontekste
- Abu apibūdina sistemos atsaką ir dažnį
Perdavimo funkcija ir koherencija
- Nuoseklumas patvirtina perdavimo funkcijos kokybę
- Didelė koherencija (>0,9) = patikima perdavimo funkcija
- Žemas koherencijos lygis = prastas matavimas arba nekoreluotas triukšmas
- Naudodami perdavimo funkcijas, visada patikrinkite koherenciją
Perdavimo funkcija yra galingas analitinis įrankis, apibūdinantis mechaninių sistemų dinamiką per esminį įvesties ir išvesties ryšį. Perdavimo funkcijos matavimo, interpretavimo – ypač rezonansų atpažinimo iš dydžių pikų ir fazinių virsmų – ir taikymo supratimas leidžia atlikti modalinę analizę, rezonanso diagnostiką, struktūrinių modifikacijų prognozavimą ir išsamią vibracijų perdavimo analizę, kuri yra būtina pažangiai mašinų dinamikai ir vibracijų valdymui.