Piespiedu vibrācijas izpratne

Ierīces

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Daļas

Vibrācijas sensors

$107.47

Daļas

Optiskais sensors (lāzera tahometrs)

$148.07

Ierīces

Balanset-4

$8,123.32

Daļas

Magnētiskā statīva izmērs-60 kgf

$54.93

Daļas

Reflective tape

$11.94

Ierīces

Dinamiskais balansētājs "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definīcija: Kas ir piespiedu vibrācija?

Piespiedu vibrācija ir svārstību kustība, ko izraisa ārējs periodisks spēks, kas pielikts mehāniskai sistēmai. Vibrācija notiek pieliktā spēka frekvencē (piespiešanas frekvence), un amplitūda ir proporcionāla piespiešanas funkcijas lielumam un apgriezti proporcionāla sistēmas pretestībai kustībai šajā frekvencē. Lielākā daļa vibrācija rotējošās mašīnās ir piespiedu vibrācija, un izplatītākie piespiedu vibrācijas avoti ir, piemēram, nelīdzsvarotība (rotējošais centrbēdzes spēks), neatbilstība (savienojuma spēki) un aerodinamiskās/hidrauliskās pulsācijas.

Piespiedu vibrācija būtiski atšķiras no pašierastā vibrācija (kur sistēma ģenerē savu ilgstošu svārstību) un brīvo vibrāciju (pārejoša reakcija pēc impulsa). Piespiedu vibrāciju principu izpratne ir būtiska, jo tā izskaidro, kā vibrācijas amplitūda ir saistīta ar defekta nopietnību un kā vibrāciju var kontrolēt, samazinot piespiešanu vai mainot sistēmas reakciju.

Piespiedu vibrācijas raksturojums

Frekvences saskaņošana

• Vibrācijas frekvence ir vienāda ar piespiešanas frekvenci
• Ja piespiešana notiek 30 Hz frekvencē, vibrācija notiek 30 Hz frekvencē
• Atšķirībā no pašierastās vibrācijas, kas notiek dabiskajā frekvencē
• Paredzamā frekvence, pamatojoties uz piespiedu avotu

Amplitūdas proporcionalitāte

• Vibrācijas amplitūda proporcionāla piespiešanas lielumam
• Divkāršs spēks → divkāršs vibrācijas pieaugums (lineāra sistēma)
• Noņemiet piespiešanu → vibrācija apstājas
• Vadāms, samazinot spēku

Fāzes attiecības

• Noteikti fāze saistība starp spēku un reakciju
• Fāze ir atkarīga no frekvences attiecībā pret dabisko frekvenci
• Zem rezonanses: vibrācija fāzē ar spēku
• Rezonanses laikā: 90° fāzes nobīde
• Virs rezonanses: 180° fāzes nobīde

Stabilitāte

• Sistēma ir stabila — vibrācija ierobežota
• Neaug bez ierobežojumiem
• Amplitūdu ierobežo piespiešana un sistēmas reakcija
• Kontrasts ar nestabilu pašierosinātu vibrāciju

Bieži sastopamās piespiešanas funkcijas mašīnās

1. Nelīdzsvarotība (1× piespiešana)

• Spēks: Rotējošais centrbēdzes spēks no masas ekscentricitātes
• Biežums: Vienu reizi apgriezienā (1 × vārpstas ātrums)
• Lielums: F = m × r × ω² (proporcionāls ātruma kvadrātam)
• Visbiežāk: Primārais vibrācijas avots lielākajā daļā rotējošo iekārtu

2. Neatbilstība (2× piespiešana)

• Spēks: Sakabes spēki no leņķiskās/paralēlās nobīdes
• Biežums: Divas reizes apgriezienā (2 × vārpstas ātrums)
• Raksturīgs: Augsta aksiālā komponente

3. Aerodinamiskā/hidrauliskā (lāpstiņu/spārnu pāreja)

• Spēks: Spiediena pulsācijas no lāpstiņas un statora mijiedarbības
• Biežums: Lāpstiņu skaits × vārpstas ātrums
• Piemēri: Ventilatori, sūkņi, kompresori

4. Zobratu tīkla spēki

• Spēks: Zobu saķeršanās, radot periodisku slodzi
• Biežums: Zobu skaits × vārpstas ātrums
• Lielums: Saistīts ar pārraidīto griezes momentu un zobu kvalitāti

5. Elektromagnētiskie spēki

• Spēks: Magnētiskā lauka pulsācijas motoros/ģeneratoros
• Biežums: 2 × līnijas frekvence (120/100 Hz)
• Neatkarīgs: Mehāniskā ātruma (asinhronā piespiešana)

Reakcija uz piespiešanu: sistēmas uzvedība

Zem dabiskās frekvences (ar stingrības kontroli)

• Vibrācijas amplitūda ≈ Spēks / Stingrība
• Atbilde fāzē ar piespiešanu
• Amplitūda palielinās līdz ar ātrumu spēkiem, kas atkarīgi no ātruma
• Tipisks darbības reģions lielākajai daļai stingro rotoru

Dabiskā frekvencē (rezonansē)

• Vibrācijas amplitūda ≈ Spēks / (slāpēšana × dabiskā frekvence)
• Amplitūda, pastiprināta ar Q koeficientu (parasti 10–50×)
• 90° fāzes nobīde
• Nelieli spēki rada lielu vibrāciju
• Slāpēšana ir vienīgais ierobežojošais faktors

Virs dabiskās frekvences (masas kontrolēta)

• Vibrācijas amplitūda ≈ Spēks / (Masa × Frekvence²)
• 180° fāzes nobīde (vibrācija pretēji spēka virzienam)
• Amplitūda samazinās, palielinoties frekvencei
• Elastīgu rotoru darbības zona virs kritiskā ātruma

Piespiedu vibrācija salīdzinājumā ar citiem veidiem

Piespiedu un brīva vibrācija

• Piespiedu kārtā: Nepārtraukta piespiešana, ilgstoša vibrācija, piespiešanas frekvencē
• Bezmaksas: Impulsa reakcija, vibrācijas samazināšanās, dabiskajā frekvencē
• Piemērs: Trieciena tests rada brīvu vibrāciju; darbojošais mehānisms rada piespiedu vibrāciju

Piespiedu vibrācija pret pašierosinātu vibrāciju

• Piespiedu kārtā: Ārējais spēks, amplitūda proporcionāla spēkam, stabils
• Pašuzbudināts: Iekšējais enerģijas avots, amplitūdu ierobežo nelinearitāte, nestabils
• Piemēri: Nelīdzsvarotība ir piespiedu kārtā; eļļas virpulis ir pašaizliedzīgs

Kontrole un mazināšana

Samazināt piespiešanu

• Līdzsvarošana: Tieši samazina nelīdzsvarotības radīto spiedienu
• Saskaņošana: Samazina nobīdes spēkus
• Remonta defekti: Novērst mehāniskas problēmas, kas rada spēkus
• Visefektīvākais: Novērst vai samazināt piespiedu avotu

Sistēmas atbildes modificēšana

• Mainīt stingrību: Nobīdiet dabiskās frekvences prom no piespiedu frekvencēm
• Pievienot slāpēšanu: Samaziniet rezonanses pastiprinājumu
• Mainīt masu: Modificēt dabiskās frekvences
• Izolācija: Samazināt spēka pārnesi uz konstrukciju

Izvairieties no rezonanses

• Nodrošiniet, lai piespiedu frekvences nesakristu ar dabiskajām frekvencēm
• Atdalīšanas robeža parasti ±20-30%
• Projektēšanas fāzes analīze, lai pārbaudītu
• Ātruma ierobežojumi, ja rezonanse nav iespējama

Praktiskā nozīme

Lielākā daļa mašīnu vibrāciju ir piespiedu kārtā

• Nelīdzsvarotība, nobīde, zobratu saķere — visa tā piespiedu vibrācija
• Paredzams un kontrolējams, piespiežot samazināšanu
• Standarta apkopes darbības (līdzsvarošana, izlīdzināšana) adreses piespiešana

Diagnostiskā pieeja

• Nosakiet piespiedu frekvenci no spektra
• Salīdzināt ar zināmiem piespiešanas avotiem (1×, 2×, zobratu sazobe utt.)
• Diagnosticēt piespiešanas avotu
• Samaziniet piespiešanu, veicot atbilstošu apkopi

Piespiedu vibrācija ir rotējošu mašīnu fundamentāls vibrācijas veids, kas rodas no ārējiem periodiskiem spēkiem, kas iedarbojas uz sistēmu. Izpratne par piespiedu vibrācijas principiem — frekvenču saskaņošanu, amplitūdas proporcionalitāti un reakcijas raksturlielumiem — ļauj pareizi diagnosticēt vibrācijas avotus, veikt atbilstošas korektīvās darbības (samazinot piespiešanu vai modificējot reakciju) un izstrādāt stratēģijas, kas samazina vibrāciju, samazinot piespiešanu un novēršot rezonansi.

---

← Atpakaļ uz galveno indeksu