Memahami Resonans Struktur
Definisi: Apakah itu Resonans Struktur?
Resonans struktur adalah keadaan di mana getaran kekerapan daripada jentera berputar (seperti 1× kelajuan larian, 2× dari salah jajaran, atau kekerapan hantaran bilah) padanan a frekuensi semula jadi daripada struktur sokongan tidak berputar—termasuk rangka mesin, plat tapak, alas kaki, asas, atau bahkan struktur berdekatan. Apabila padanan frekuensi ini berlaku, resonans menguatkan getaran struktur ke tahap yang jauh melebihi apa yang dialami oleh komponen berputar itu sendiri.
Resonans struktur amat bermasalah kerana ia boleh menjadikan mesin yang seimbang dan dijajar dengan betul kelihatan mengalami masalah getaran yang teruk. Getaran tinggi berada dalam struktur, tidak semestinya menunjukkan masalah pemutar, tetapi gerakan struktur boleh memberi suapan semula untuk menjejaskan tingkah laku pemutar dan menyebabkan kerosakan mekanikal sebenar dari semasa ke semasa.
Bagaimana Resonans Struktur Berlaku
Mekanisme Resonans
- Sumber Pengujaan: Jentera berputar menjana daya berkala (dari ketidakseimbangan, salah jajaran, dsb.)
- Penghantaran Daya: Daya ini menghantar melalui galas untuk menyokong struktur
- Padanan Frekuensi: Jika frekuensi pengujaan ≈ frekuensi semula jadi struktur
- Pengumpulan Tenaga: Struktur menyerap tenaga melalui pelbagai kitaran
- Penguatan: Amplitud getaran terkumpul, terhad hanya oleh struktur redaman
- Kesan yang Diperhatikan: Struktur bergetar pada amplitud 5-50× lebih tinggi daripada daya input yang biasanya dihasilkan
Julat Frekuensi Biasa
- Mod Asas: Biasanya 5-30 Hz untuk asas industri biasa
- Mod plat asas: 20-100 Hz bergantung pada saiz dan pembinaan
- Mod Alas: 30-200 Hz untuk sokongan galas biasa
- Mod Bingkai/Penutup: 50-500 Hz untuk panel dan penutup logam kepingan
Senario Resonans Biasa
Resonans Kelajuan Larian 1X
- Contoh: Mesin berjalan pada 1800 RPM (30 Hz), asas frekuensi semula jadi pada 28-32 Hz
- simptom: Getaran yang sangat tinggi walaupun keseimbangan yang baik
- Kesan: Malah ketidakseimbangan sisa kecil mencipta gerakan struktur yang besar
- Penyelesaian: Tukar kekukuhan asas, tambah redaman atau tukar kelajuan operasi
2X Resonans (Kekerapan Penyelewengan)
- Penjajaran yang salah menghasilkan pengujaan frekuensi 2×
- Jika 2× sepadan dengan mod struktur, penguatan berlaku
- Getaran tinggi mungkin salah didiagnosis sebagai salah jajaran yang teruk
- Peningkatan penjajaran membantu tetapi tidak menghilangkan resonans
Resonans Kekerapan Lulus Blade/Vane
- Kipas, pam, turbin menjana kekerapan hantaran bilah (N × RPM, dengan N = bilangan bilah)
- Selalunya dalam julat 50-500 Hz
- Boleh merangsang mod struktur dalam julat frekuensi ini
- Berdengung atau berdengung frekuensi tinggi
Pengenalan Diagnostik
Gejala Resonans Struktur
- Getaran tidak seimbang: Getaran struktur jauh lebih tinggi daripada getaran galas
- Julat Kelajuan Sempit: Getaran tinggi hanya pada kelajuan tertentu (±5-10%)
- Kebergantungan Arah: Teruk dalam satu arah, minimum dalam arah serenjang (bentuk mod sepadan)
- Ketergantungan Lokasi: Getaran sangat berbeza pada permukaan struktur (antinod vs. nod)
- Kesan Galas Minimum: Galas dan rotor mungkin menunjukkan getaran yang boleh diterima manakala struktur teruk
Ujian Diagnostik
1. Ujian Kesan (Ujian Bump)
- Pukul struktur dengan tukul, ukur tindak balas
- Mengenal pasti semua frekuensi semula jadi struktur
- Bandingkan dengan frekuensi operasi mesin
- Ujian paling muktamad untuk resonans struktur
2. Perbandingan Lokasi Pengukuran
- Ukur getaran pada perumah galas (berdekatan dengan sumber)
- Ukur pada tapak alas, alas tapak, asas
- Jika getaran struktur >> mempunyai getaran, menunjukkan resonans struktur
- Kebolehhantaran > 2-3 mencadangkan penguatan resonans
3. Bentuk Pesongan Operasi (ODS)
- Ukur getaran pada berbilang titik pada struktur secara serentak
- Buat visualisasi animasi gerakan struktur
- Mendedahkan mod struktur yang aktif
- Mengenal pasti nod dan antinod
Penyelesaian dan Mitigasi
Pemisahan Kekerapan
Tukar Kelajuan Operasi
- Jika peralatan kelajuan berubah-ubah, beroperasi jauh dari resonans
- Tukar saiz berkas motor untuk melaraskan kelajuan
- Gunakan VFD untuk memilih kelajuan bukan resonans
- Mungkin tidak praktikal jika kelajuan ditentukan oleh keperluan proses
Ubah suai Kekerapan Semula Jadi Struktur
- Tambah Jisim: Menurunkan frekuensi semula jadi (f ∝ 1/√m)
- Tambah Kekakuan: Meningkatkan frekuensi semula jadi (f ∝ √k)
- Keluarkan Bahan: Dalam sesetengah kes, mengurangkan jisim boleh mengalihkan resonans
- Pengubahsuaian Struktur: Tambah pendakap, gusset atau tetulang
Penambahan Redaman
Redaman Lapisan Terkekang
- Bahan redaman viskoelastik terikat pada struktur
- Berkesan untuk panel dan bingkai logam kepingan
- Mengurangkan amplitud puncak resonans
- Rawatan redaman yang tersedia secara komersial
Peredam Massa Ditala
- Tambahkan sistem spring jisim sekunder yang ditala kepada frekuensi bermasalah
- Menyerap tenaga, mengurangkan getaran struktur utama
- Berkesan tetapi memerlukan reka bentuk dan penalaan yang teliti
Bahan Redaman Struktur
- Pelapik getah atau pengasing di lokasi strategik
- Sebatian redaman digunakan pada permukaan
- Peredam geseran pada sendi
Pengasingan
- Pasang pengasing getaran antara mesin dan asas
- Menyahpasangkan getaran mesin daripada struktur
- Berkesan jika frekuensi semula jadi pengasing < 0.5× kekerapan pengujaan
- Memerlukan reka bentuk yang teliti untuk mengelakkan masalah resonans baharu
Kurangkan Keterujaan
- perbaiki kualiti keseimbangan untuk mengurangkan 1× pengujaan
- Penjajaran ketepatan untuk mengurangkan pengujaan 2×
- Selesaikan masalah mekanikal mengurangkan amplitud memaksa
- Mengurangkan gejala tetapi tidak menghilangkan potensi resonans
Pencegahan dalam Reka Bentuk
Kriteria Reka Bentuk Asas
- Kekerapan semula jadi asas > 2× kekerapan operasi maksimum (elakkan resonans di atas)
- Ataupun < 0.5× kekerapan operasi minimum (asas terpencil)
- Elakkan julat 0.5-2.0 yang berkemungkinan resonans
- Sertakan analisis dinamik dalam fasa reka bentuk
Reka Bentuk Struktur
- Reka bentuk untuk kekakuan yang mencukupi berbanding dengan frekuensi memaksa
- Elakkan struktur bermuatan ringan yang terdedah kepada resonans
- Gunakan ribbing dan gussets untuk meningkatkan kekerapan
- Pertimbangkan untuk menambah redaman yang wujud (bahan komposit, sambungan dengan geseran)
Resonans struktur boleh mengubah sumber getaran kecil kepada masalah utama melalui kesan penguatan. Mengenal pasti resonans struktur melalui ujian impak dan pengukuran operasi, digabungkan dengan strategi mitigasi yang betul, adalah penting untuk mencapai tahap getaran yang boleh diterima dalam pemasangan di mana dinamik struktur mempengaruhi secara signifikan kelakuan getaran mesin secara keseluruhan.
Categories:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 