Fizik: Jisim, Pegas, dan Apa yang Sebenarnya Diasingkan

Setiap sistem pengasingan getaran adalah perkara yang sama di bawahnya: jisim yang terletak di atas pegas. Mesin adalah jisim. Dudukan adalah pegas. Dan di antara kedua-duanya, terdapat sedikit redaman — keupayaan bahan untuk menukar tenaga getaran kepada haba.

Jurutera memodelkan ini sebagai massa–pegas–penyerap hentak sistem dengan tiga parameter: jisim \(m\) (kg), kekakuan \(k\) (N/m), dan pekali redaman \(c\) (N·s/m). Daripada ketiga-tiga nombor ini, semua yang lain akan menyusul.

Frekuensi semula jadi: nombor yang menentukan segala-galanya

Parameter yang paling penting ialah sistem frekuensi semula jadi — frekuensi ia akan berayun jika anda menolak mesin ke bawah dan melepaskannya. Kekakuan yang lebih rendah atau jisim yang lebih tinggi memberikan frekuensi semula jadi yang lebih rendah:

Nombor ini adalah segalanya. Ia menentukan sama ada tunggangan anda mengasingkan, tidak melakukan apa-apa, atau memburukkan lagi keadaan. Keseluruhan proses reka bentuk adalah tentang mendapatkan nombor ini dengan betul berbanding frekuensi operasi mesin.

Kebolehterimaan: berapa banyak yang boleh melaluinya

Nisbah daya yang dihantar kepada asas berbanding daya yang dihasilkan oleh mesin dipanggil kebolehpindahan (\(T\)). Dalam bentuk tak teredam yang dipermudahkan:

Di mana \(f_{exc}\) ialah frekuensi pengujaan (kelajuan mesin berjalan dalam Hz) dan \(f_n\) ialah frekuensi semula jadi pengasing. Apabila \(T = 0.1\), hanya 10% daya getaran yang sampai ke asas — iaitu pengasingan 90%. Apabila \(T = 1\), anda menghantar semuanya. Apabila \(T > 1\), pelekap adalah menguatkan getaran.

Tiga Zon — dan Mengapa Salah Satu Daripadanya Memburukkan Keadaan

Persamaan kebolehpindahan mewujudkan tiga zon operasi yang berbeza. Memahaminya adalah perbezaan antara pengasingan yang berfungsi dan peningkatan yang memburukkan lagi masalah.

Aliran Kerja Reka Bentuk: Penentuan Saiz Pemasangan melalui Pesongan Statik

Cara praktikal untuk mengukur saiz pelekap getaran di lapangan menggunakan pesongan statik — berapa banyak mampatan dudukan di bawah berat mesin. Ini mengelakkan keperluan untuk jadual kekakuan dan spesifikasi kadar spring. Satu nombor — milimeter pesongan di bawah beban — memberitahu anda frekuensi semula jadi.

Atau diterbalikkan: \(\delta_{st} = \left(\frac{5}{f_n}\right)^2\) cm. Ini ialah formula yang paling kerap anda gunakan.

Jenis Pemasangan: Getah, Pegas, Pegas Udara dan Tapak Inersia

Kesan Asas dan Jambatan Getaran

Asas kaku berbanding asas fleksibel

Pengiraan pengasingan mengandaikan asasnya tegar tanpa had — ia tidak bergerak. Papak konkrit aras tanah cukup rapat. Tetapi tingkat bangunan atas, mezanin keluli dan rangka bumbung tidak. Ini adalah asas fleksibel — ia mempunyai frekuensi semula jadi mereka sendiri.

Jika anda memasang pengasing pada lantai fleksibel, pesongan lantai menambah pesongan pengasing. Ini akan mengubah frekuensi sistem dengan cara yang tidak dapat diramalkan. Sistem gabungan "mesin-pengasing-lantai" boleh menghasilkan resonans yang tidak muncul dalam pengiraan. Untuk lantai fleksibel, anda perlu mengambil kira sifat dinamik lantai (yang memerlukan analisis struktur) atau mereka bentuk pengasingan secara berlebihan dengan margin tambahan — sasarkan nisbah frekuensi 5:1 atau 6:1 dan bukannya 4:1.

Jambatan getaran: pembunuh senyap pengasingan

Inilah sebab paling biasa mengapa pengasingan "direka bentuk dengan betul" gagal di lapangan. Anda memasang pelekap spring yang cantik, mengira semuanya, mengukur asas — dan getaran masih ada. Mengapa? Kerana paip, saluran atau dulang kabel yang tegar menghubungkan rangka mesin terus ke struktur bangunan, memintas pelekap sepenuhnya.

Setiap sambungan tegar adalah jambatan getaran. Paip, saluran paip, saluran paip, saluran longkang, saluran udara termampat — mana-mana daripadanya boleh menyebabkan litar pintas pengasingan. Penyelesaiannya mudah pada prinsipnya dan selalunya menyakitkan dalam praktiknya: pasang penyambung fleksibel (bellow, hos jalinan, gelung pengembangan) pada setiap paip dan saluran yang dipasang pada mesin terasing. Pastikan kabel longgar. Pastikan tiada pendakap tegar atau penahan keras menyentuh bingkai mesin selepas pemasangan.

Laporan Lapangan: Pemampat Penyejuk di Tingkat Tiga

Sebuah bangunan komersial di Eropah Selatan mempunyai penyejuk skru 90 kW yang dipasang di bilik mekanikal tingkat tiga. Pemampat beroperasi pada 2,940 RPM (49 Hz). Penduduk di tingkat dua mengadu tentang dengungan frekuensi rendah dan getaran yang dipancarkan melalui papak konkrit.

Penyejuk itu diletakkan di atas pelekap getah OEM — pad nipis yang terpesong kira-kira 1 mm di bawah beban. Ini memberikan frekuensi semula jadi kira-kira \(f_n = 5/\sqrt{0.1} \approx 16\) Hz. Nisbah frekuensi: 49/16 = 3.1:1. Hampir tidak mencukupi di atas kertas, tetapi papak lantai fleksibel menolak frekuensi sistem berkesan lebih tinggi. Dan tiga paip penyejuk mengalir secara tegar dari pemampat ke pengepala — jambatan getaran klasik.

Kami menggantikan pad getah dengan pengasing spring (pesongan 25 mm, \(f_n \approx 3.2\) Hz, nisbah 15:1) dan memasang penyambung fleksibel jalinan pada ketiga-tiga talian penyejuk. Getaran sebelum/selepas di siling tingkat dua, diukur dengan Balanset-1A pada bahagian bawah papak:

Aduan-aduan itu berhenti. 0.3 mm/s yang diukur di lantai adalah di bawah ambang persepsi ISO 10816 bagi kebanyakan orang. Spring sahaja tidak akan mencapai ini — kira-kira 40% getaran asal yang dihantar datang melalui paip tegar. Kedua-dua pembaikan adalah perlu.

Kesilapan Biasa Yang Membatalkan Pengasingan

1. Pemasangan terlalu kaku (pesongan tidak mencukupi). Ini merupakan ralat yang paling kerap berlaku. Pad getah nipis dengan pesongan 0.5–1 mm di bawah peralatan berat memberikan frekuensi semula jadi yang tinggi. Jika ia hampir dengan kelajuan berjalan, anda akan mendapat amplifikasi, bukan pengasingan. Sentiasa kira pesongan terlebih dahulu — jangan hanya "meletakkan getah di bawahnya"."

2. Sambungan paip tegar. Lihat di atas. Setiap paip, saluran dan konduit tegar yang menyentuh kedua-dua mesin dan struktur bangunan ialah jambatan getaran. Penyambung fleksibel pada semua talian. Tiada pengecualian.

3. Kaki lembut. Jika rangka mesin berpintal atau permukaan pelekap tidak rata, satu atau dua pelekap menanggung sebahagian besar beban manakala yang lain hampir tidak dimuatkan. Ini menghasilkan pesongan yang tidak sama rata, memiringkan mesin, menekankan penjajaran aci dan memendekkan jangka hayat pelekap. Periksa rangka dengan tolok perasa sebelum memasang pelekap. Gosokkan simen jika perlu.

4. Ketidakstabilan lateral. Spring menegak sahaja boleh bergoyang ke sisi, terutamanya jika mesin mempunyai CG yang tinggi atau daya mendatar yang besar. Gunakan dudukan spring yang dipasang dengan pengekangan sisi terbina dalam atau tambahkan snubber. Bagi mesin dengan tork permulaan yang sangat tinggi (motor besar, pemampat), kestabilan sisi adalah penting.

5. Mula/hentikan laluan resonans. Setiap mesin melalui frekuensi semula jadi pengasing semasa pecutan dan nyahpecutan. Jika mesin bergerak perlahan (dipacu VFD, atau penjana diesel sedang memanas), ia menghabiskan masa yang lama di zon resonans. Penyelesaian: dipasang dengan redaman yang lebih tinggi (elemen elastomer atau peredam geseran pada spring) untuk mengehadkan amplitud resonans semasa laluan.

6. Mengabaikan lantai. Meletakkan pelekap spring pada mezanin fleksibel tanpa mengambil kira tindak balas dinamik lantai akan menghasilkan sistem gandingan dengan resonans yang tidak dapat diramalkan. Sama ada mengeraskan lantai, meningkatkan margin nisbah frekuensi atau melakukan analisis dinamik struktur yang betul.

Pengesahan: Cara Membuktikannya Berfungsi

Pengiraan reka bentuk memberitahu anda apa sepatutnya berlaku. Pengukuran getaran memberitahu anda apa melakukan berlaku. Sentiasa sahkan.

Ujiannya mudah: letakkan sensor getaran pada asas atau struktur sokongan. Ukur dengan mesin dimatikan (latar belakang). Ukur dengan mesin berjalan pada kelajuan penuh. Bandingkan halaju getaran pada frekuensi berjalan 1×. Pengasingan berkesan menunjukkan pengurangan 80–95% berbanding keadaan pra-pengasingan (atau berbanding rujukan pemasangan tegar).

A Balanset-1A dalam mod meter getaran, ia melakukan ini secara langsung. Tetapkannya untuk memaparkan mm/s, letakkan pecutan pada struktur sokongan dan baca nilainya. Jika anda juga memerlukan analisis spektrum FFT — untuk membezakan komponen 1× daripada sumber lain — Balanset-1A menyertakan mod tersebut.

Soalan Lazim