Memahami Getaran Paksa

Peranti

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

bahagian

Vibration sensor

$107.47

bahagian

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Peranti

Balanset-4

$8,123.32

bahagian

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

bahagian

Reflective tape

$11.94

Peranti

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definisi: Apakah Getaran Paksa?

Getaran paksa ialah gerakan berayun yang disebabkan oleh daya berkala luaran yang dikenakan pada sistem mekanikal. Getaran berlaku pada frekuensi daya yang dikenakan (frekuensi memaksa), dan amplitud adalah berkadar dengan magnitud fungsi memaksa dan berkadar songsang dengan rintangan sistem terhadap gerakan pada frekuensi tersebut. Kebanyakan getaran dalam jentera berputar adalah getaran paksa, dengan punca paksaan biasa termasuk ketidakseimbangan (daya emparan berputar), salah jajaran (daya gandingan), dan denyutan aerodinamik/hidraulik.

Getaran paksa pada asasnya berbeza daripada getaran teruja diri (di mana sistem menjana ayunan berterusannya sendiri) dan getaran bebas (tindak balas sementara selepas impuls). Memahami prinsip getaran paksa adalah penting kerana ia menerangkan cara amplitud getaran berkaitan dengan keterukan kerosakan dan cara getaran boleh dikawal dengan mengurangkan paksaan atau mengubah suai tindak balas sistem.

Ciri-ciri Getaran Paksa

Padanan Kekerapan

• Kekerapan getaran sama dengan frekuensi memaksa
• Jika memaksa pada 30 Hz, getaran pada 30 Hz
• Tidak seperti getaran teruja sendiri yang berlaku pada frekuensi semula jadi
• Kekerapan boleh diramal berdasarkan sumber paksaan

Perkadaran Amplitud

• Amplitud getaran berkadar dengan magnitud paksaan
• Gandakan daya → gandakan getaran (sistem linear)
• Keluarkan paksaan → getaran berhenti
• Boleh dikawal melalui pengurangan daya

Hubungan Fasa

• Pasti fasa hubungan antara daya dan tindak balas
• Fasa bergantung kepada kekerapan berbanding dengan frekuensi semula jadi
• Di bawah resonans: getaran dalam fasa dengan daya
• Pada resonans: ketinggalan fasa 90°
• Resonans di atas: ketinggalan fasa 180°

Kestabilan

• Sistem adalah stabil—terbatas getaran
• Tidak tumbuh tanpa terikat
• Amplitud dihadkan oleh paksaan dan tindak balas sistem
• Berbeza dengan getaran teruja diri yang tidak stabil

Fungsi Paksaan Biasa dalam Jentera

1. Ketidakseimbangan (1× Memaksa)

• Paksa: Daya emparan berputar daripada kesipian jisim
• Kekerapan: Sekali setiap pusingan (1× kelajuan aci)
• Magnitud: F = m × r × ω² (berkadar dengan kelajuan kuasa dua)
• Paling biasa: Sumber getaran utama dalam kebanyakan peralatan berputar

2. Salah Jajaran (2× Memaksa)

• Paksa: Daya gandingan daripada sudut/selari ofset
• Kekerapan: Dua kali setiap pusingan (2× kelajuan aci)
• ciri: Komponen paksi tinggi

3. Aerodinamik/Hidraulik (Blade/Vane Passing)

• Paksa: Denyutan tekanan daripada interaksi pemegun bilah
• Kekerapan: Bilangan bilah × kelajuan aci
• Contoh: Kipas, pam, pemampat

4. Daya Mesh Gear

• Paksa: Penglibatan gigi mencipta pemuatan berkala
• Kekerapan: Bilangan gigi × kelajuan aci
• Magnitud: Berkaitan dengan tork yang dihantar dan kualiti gigi

5. Daya Elektromagnet

• Paksa: Denyut medan magnet dalam motor/penjana
• Kekerapan: 2× kekerapan talian (120/100 Hz)
• Bebas: Kelajuan mekanikal (paksaan tak segerak)

Respons kepada Memaksa: Gelagat Sistem

Di Bawah Frekuensi Semulajadi (Terkawal Kekakuan)

• Amplitud getaran ≈ Daya / Kekakuan
• Tindak balas dalam fasa dengan paksaan
• Amplitud meningkat dengan kelajuan untuk daya yang bergantung kepada kelajuan
• Kawasan operasi biasa untuk kebanyakan rotor tegar

Pada Frekuensi Semulajadi (Resonans)

• Amplitud getaran ≈ Daya / (Redaman × Kekerapan Semula Jadi)
• Amplitud dikuatkan oleh faktor Q (biasanya 10-50×)
• ketinggalan fasa 90°
• Daya kecil mencipta getaran besar
• Redaman hanyalah faktor pengehad

Di Atas Kekerapan Semulajadi (Kawalan Jisim)

• Amplitud getaran ≈ Daya / (Jisim × Frekuensi²)
• ketinggalan fasa 180° (getaran bertentangan dengan arah daya)
• Amplitud berkurangan dengan peningkatan kekerapan
• Kawasan operasi untuk rotor fleksibel melebihi kelajuan kritikal

Getaran Paksa lwn. Jenis Lain

Getaran Paksa vs. Percuma

• Paksa: Paksaan berterusan, getaran berterusan, pada kekerapan memaksa
• Percuma: Tindak balas impuls, pereputan getaran, pada frekuensi semula jadi
• Contoh: Ujian benjolan menghasilkan getaran percuma; mesin berjalan menghasilkan getaran paksa

Getaran Paksa vs. Teruja Sendiri

• Paksa: Daya luaran, amplitud berkadar dengan daya, stabil
• Teruja diri: Sumber tenaga dalaman, amplitud terhad oleh ketaklinieran, tidak stabil
• Contoh: Ketidakseimbangan dipaksa; pusaran minyak sedang teruja sendiri

Kawalan dan Mitigasi

Kurangkan Paksaan

• Balancing: Mengurangkan ketidakseimbangan memaksa secara langsung
• Alignment: Mengurangkan daya penjajaran
• Membaiki Kecacatan: Selesaikan masalah mekanikal mewujudkan daya
• Paling Berkesan: Hilangkan atau kurangkan sumber paksaan

Ubah suai Respons Sistem

• Tukar Kekakuan: Alihkan frekuensi semula jadi daripada frekuensi paksa
• Tambah Redaman: Kurangkan penguatan resonans
• Tukar Jisim: Ubah suai frekuensi semula jadi
• Pengasingan: Kurangkan penghantaran daya ke struktur

Elakkan Resonans

• Pastikan frekuensi paksaan tidak sepadan dengan frekuensi semula jadi
• Jidar pemisahan biasanya ±20-30%
• Analisis fasa reka bentuk untuk mengesahkan
• Sekatan kelajuan jika resonans tidak dapat dielakkan

Kepentingan Praktikal

Kebanyakan Getaran Jentera Dipaksa

• Ketidakseimbangan, salah penjajaran, jaringan gear—semuanya getaran paksa
• Boleh diramal dan dikawal melalui pengurangan paksa
• Tindakan penyelenggaraan standard (keseimbangan, penjajaran) pemaksaan alamat

Pendekatan Diagnostik

• Kenal pasti kekerapan paksaan daripada spektrum
• Padankan dengan sumber memaksa yang diketahui (1×, 2×, gear mesh, dsb.)
• Diagnosis sumber memaksa
• Kurangkan paksaan melalui penyelenggaraan yang sesuai

Getaran paksa ialah jenis getaran asas dalam jentera berputar, yang timbul daripada daya berkala luaran yang bertindak ke atas sistem. Memahami prinsip getaran paksa—padanan frekuensi, perkadaran amplitud dan ciri tindak balas—membolehkan diagnosis sumber getaran yang betul, tindakan pembetulan yang sesuai (mengurangkan paksaan atau mengubah suai tindak balas), dan strategi reka bentuk yang meminimumkan getaran melalui pengurangan paksa dan pengelakan resonans.

---

← Kembali ke Indeks Utama