Механик системд резонансыг ойлгох
Резонанс бол системийг өөрийн хувийн давтамжтайгаа тохирсон давтамжтай үе шаттай хүчээр нөлөөлөх үед үүсдэг физикийн үзэгдэл юм хувийн давтамжууд. Энэхүү давтамжийн тааралдлага явагдахад систем нь маш их далайцтайгаар чичирхийлж эхэлдэг: оролтын хүчнээс гарсан энерги нь системд маш өндөр үр ашигтайгаар шилждэг тул чичиргээ цикл бүрээр эрс нэмэгддэг. Резонансын үед далайцыг эцсийн дүнд хязгаарлах цорын ганц хүчин зүйл бол системийн чичиргээ намсгалт. Резонансыг ойлгох, зайлсхийх нь роторын динамик болон тоног төхөөрөмжийн оношлогооны гол үүрэгүүдийн нэг юм, учир нь цөөн нөхцөл л тоног төхөөрөмжийг ийм хурдан эвдэж болдог.
1. Тодорхойлолт: Резонанс гэж юу вэ?
Резонансыг хамгийн сайн ойлгохын тулд цаг хугацааны, биш хүчний асуудал гэж ойлгох хэрэгтэй. Бүтцийн өөрийн хэмнэлтэйгээ зэрэгцэн хэрэглэгдсэн жижиг өдөөлт нь хэмнэлээсээ зөрүүтэй хэрэглэгдсэн илүү хүчтэй хүчнээс хамаагүй их хариу үйлдэл үүсгэнэ. Цаг хугацааг нь зөв тохируулсан оролт бүр тухайн циклийн хугацаанд чичиргээ намсгалт арилгаж чадах энергиэсээ арай илүү энергийг нэмдэг тул далайц нь чичиргээ намсгалтаар алдагдах энерги нь нийлүүлэгдэх энергитэй эцэст нь тэнцвэрж хүртэл өснө. Цөөн чичиргээ намсгалттай системд энэ тэнцвэрийн цэг нь маш өндөр далайцад л хүрдэг — энэ нь резонанс яагаад аюултай вэ гэдгийг тайлбарлана. Энэ явагдах давтамж нь зөвхөн системийн масс болон хөшүүн чанар.
2. Хувийн давтамж ба Резонансын хоорондын холбоо
Резонансыг ойлгохын тулд эхлээд хувийн давтамжийг ойлгох хэрэгтэй. Физик биет бүр нь сарниулагдсан үедээ чөлөөтэй чичирхийлэх хувийн давтамжуудын олонлогтой байдаг бөгөөд энэ нь түүний масс болон хөшүүн чанараар тодорхойлогддог. Резонанс гэдэг нь та тухайн биетийг тэдгээр хувийн давтамжуудын аль нэгнийг нь яг таг давтамжаар тасралтгүй « түлхэх» үед явагддаг зүйл юм.
Классик аналог бол хүүхдийг савлуур дээр түлхэх явдал юм:
- Хүүхэд суусан савлуур нь утасны уртаар (хөшүүн чанар) болон хүүхдийн масстай тодорхой хувийн давтамжтай байдаг.
- Нэг удаагийн түлхэлт нь тухайн хувийн давтамжаар хэлбэлзэх болгож, агаарын эсэргүүцэл болон үрэлтийн улмаас чичиргээ намсгалтаар аажмаар буурдаг.
- Хэрэв та савлуурын хувийн давтамжтай тааруулан түлхэлт бүрийг цаг хугацаагаар нь зөв тохируулбал, түлхэлт бүр энерги нэмж, савлуур өндөрлөж өндөрлөж явна. Энэ бол резонанс.
- Хэрэв та буруу хурдаар — хэт хурдан эсвэл хэт удаан — түлхвэл, таны түлхэлтүүд хөдөлгөөнтэй синхрон байхаа больж, их далайц үүсэх боломжгүй болно.
Ижил масс-хөшүүн чанарын хамаарал нь машин эд ангиудыг удирддаг. Та үүнийг дараах байдлаар тоон хэмжээгээр судалж болно Хувийн давтамжийн тооцоолуур энгийн масс-дулаан системийн хувьд, эсвэл эргэдэг голуудын хувьд хувийн давтамж нь ажиллах хурдтай давхцах үед Роторын критик хурдны тооцоолуур.
3. Яагаад Резонанс нь Тоног төхөөрөмжид Асуудал үүсгэдэг вэ?
Эргэдэг тоног төхөөрөмжид резонанс нь маш эвдэрч, аюултай нөхцөл юм. «Түлхэлт» нь тоног төхөөрөмж хэвийн ажиллагаагаараа үүсгэдэг аливаа үе шаттай хүчнээр нийлүүлдэг — тэнцвэргүйдэл, голуудын тэнхлэгийн зөрүү, эсвэл хүрээний давтамж хүчнүүд тэдгээрийн дунд. Эдгээр хүчнүүдийн аль нэгний давтамж нь ротор, суурь, дэмжлэгийн бүтэц эсвэл холбогдсон хоолойнуудын хувийн давтамжтай таарвал үр дагавар нь хүнд байж болно:
- Маш өндөр чичиргээний түвшин: далайцууд нь чичиргээ намсгалт хэр бага байгаагаас хамааран арав, тавин эсвэл бүр зуун дахин нэмэгдэж болно.
- Өндөр динамик хүчдэл: их хазайлт нь эд ангиудад асар их давтамжтай хүчдэл үүсгэж, хурдан ядаргаа.
- Гэмтлийн ноцтой хэлбэр: резонанс үүсгэж болно голны хагарал, холхивчийн гэмтэл, холбоосны хагарал, бүтцийн бүрэн гэмтэл маш богино хугацаанд.
- Хэт их дуу чимээ: өндөр чичиргээ нь ихэвчлэн тодорхой өнгөтэй, чанга дуу чимээгээр цацардаг.
Онцгой бөгөөд ялангуяа чухал тохиолдол бол критик хурд — ажиллах хурдны (1×) өдөөлт нь роторын хувийн давтамжтай давхцах роторын хурд. Тоног төхөөрөмжүүд нь зориудаар критик хурднаасаа хол ажиллах, мөн хурдасгах болон чөлөөт удаашралын үед тэдгээрийг хурдан дамжин өнгөрөхөөр зохион бүтээгддэг.
4. Резонансын шинж тэмдэг ба Нимгэлэлт
Резонанс нь оношлогоог дэмжиж, энгийн хүчээр үүсгэгдсэн чичиргээ аас ялгах тусгай шинж тэмдгүүдийн олонлогтой:
- Чиглэлтэй чичиргээ: чичиргээ нь ихэвчлэн нэг чиглэлд — ихэвчлэн хэвтээ — бусад чиглэлээс хамаагүй өндөр байдаг, учир нь бүтцийн хөшүүн чанар нь чиглэлээс хамаарч өөр өөр байдаг.
- Чичиргээ хурдны хувьд хурц оргил: чичиргээ нь зөвхөн нарийн хурдны мужид өндөр байдаг; тоног төхөөрөмж тухайн цэгийг дамжин хурдасгах эсвэл удаашрахад далайц нь эрс буурдаг.
- 180 градусын фазын шилжилт: хурд нь резонансын давтамжийг дамжин өнгөрөхөд фаз чичиргээний фаз нь 180 градус шилждэг. Энэ фазын урвуу шилжилт нь резонансыг баталгаажуулах тодорхой нотолгоо юм.
- Тэнцвэржүүлэхэд хэцүү: резонанс дээр ажиллаж буй роторыг тэнцвэржүүлэх оролдлого нь ихэвчлэн үр дүнгүй эсвэл нөхцөлийг муутгаж болно — шаардагдах залруулах жин нь хэт их эсвэл хэт бага гарч, чичиргээ нь зүгээр л өөр байрлал руу шилжиж болно.
Резонансыг туршилтын аргаар хоёр нөхөн босгох аргаар баталгаажуулдаг. Нэг цохилтын туршилт байнгын бүтцийг өдөөж, түүний хувийн давтамжуудыг шууд илрүүлдэг. Өөр нэг арга бол хурдасгах эсвэл чөлөөт удаашрал туршилт амплитуд болон фазыг машин хэлбэлзлийн хязгаарт нэвтрэхэд бүртгэж, онцгой амплитудын оргил болон 180 градусын фазын шилжилтийг график дээр харуулдаг Бодын график.
5. Резонансын асуудлыг хэрхэн шийдвэрлэх вэ
Резонанс нь үндсэндээ давтамж тохирох асуудал тул бүх шийдэл нь эсвэл “ түлхэгч” эсвэл “ түлхэгдэгч”-ийн давтамжийг өөрчлөхөд, эсвэл энергийг хурдан тархаахад оршино:
- Өдөөлтийн давтамжийг өөрчлөх. Энэ нь ихэвчлэн машины ажиллагааны хурдыг өөрчлөх гэсэн үг юм. Энэ нь үйл явц зөвшөөрөх хамгийн энгийн засвар бөгөөд хувьсах хурдтай хөдөлгүүрт хориглох хурдны бүсийг програмчлах боломжтой.
- Хувийн давтамжийг өөрчлөх. Энэ бол хамгийн түгээмэл шийдэл.
- Руу нэмэгдүүлнэ хувийн давтамжийг, хөшүүн чанарыг нэмэгдүүлэх резонансын элементийн — жишээлбэл, дэмжлэг эсвэл бэхэлгээ нэмэх замаар.
- Руу бууруулна хувийн давтамжийг, эсвэл хөшүүн чанарыг бууруулах эсвэл масс нэмэх эд анги руу.
- Чичиргээ намсгалт нэмэх. Давтамжийг аль алиных нь хувьд шилжүүлэх боломжгүй үед чичиргээ намсгалт нэмэх — визкоэластик эмчилгээ эсвэл тусгай демпферүүд — резонансын оргилын өндрийг зөвшөөрөгдөх түвшинд бууруулдаг. Нэмэлт чичиргээ намсгалтын ашиг тусыг дараах аргаар тооцоолох боломжтой Чичиргээ намсгалтын харьцааны тооцоолуур.
Дэмжлэгийн системийн резонанс оролцсон нь — Бүтцийн резонанс эсвэл сул суурийн хөшүүн чанар — нь түгээмэл шалтгаан бөгөөд хөшүүн чанарыг нэмэгдүүлэх, масс нэмэх, эсвэл буруу гишүүний чичиргээ намсгалт нэмэх замаар ижил аргаар шийдвэрлэгддэг.
6. Резонанс болон ажлын байран дээр тэнцвэржүүлэх
Резонанс болон тэнцвэржүүлэлтийн хоорондын холбоо нь зайлсхийхэд тохиромжтой практик мөчир юм. Резонансын ойролцоо ажиллаж буй ротор нь буруу, тогтворгүй амплитуд болон фазын уншилтуудыг өгдөг тул тэнцвэржүүлэхээсээ өмнө машин резонанс дээр ажиллаж байгаа эсэхийг тогтоох ёстой. Ажлын байранд энэ нь дараах зэрэг хөнгөн хоёр сувктан дүн шинжилгээний багажаар шууд хийгддэг Balanset-1A: түүний хурдасгах болон чөлөөт удаашралын хэмжилт нь хурдны мужид амплитуд болон фазыг баримтжуулж, аливаа резонансын оргил болон 180 градусын фазын шилжилтийг илрүүлдэг, харин түүний лазер тахометр нь фазын зэргэлдээг өгдөг. Машин резонансаас хол ажиллаж байгааг баталгаажуулсны дараа ижил багаж нь залруулах жинг тооцоолж, үр дүнг тохирох тэнцвэржүүлэлт төлөвтэй харьцуулж шалгадаг — харин резонанс дээр засвар хийх оролдлого нь зөвхөн шинж тэмдгийг мөрдөхөд хүргэнэ.
