Forstå frihetsgrader (DOF)

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,354.44 Opprinnelig pris var: $2,354.44.$2,026.61Nåværende pris er: $2,026.61.

Deler

Vibrasjonssensor.

$107.29 Opprinnelig pris var: $107.29.$83.45Nåværende pris er: $83.45.

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$147.82 Opprinnelig pris var: $147.82.$107.29Nåværende pris er: $107.29.

Enheter

Balanset-4.

$8,110.01

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.84

Deler

Reflekterende tape.

$11.92

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,068.33 Opprinnelig pris var: $2,068.33.$1,788.18Nåværende pris er: $1,788.18.

1. Definisjon: Hva er frihetsgrader?

I sammenheng med mekanikk og vibrasjonsanalyse, Frihetsgrader (DOF) refererer til antallet uavhengige koordinater som kreves for å fullstendig beskrive posisjonen og orienteringen til et objekt eller system i rommet. Enkelt sagt er det antallet forskjellige måter et system kan bevege seg på.

Konseptet med frihetsgrad er grunnleggende for å forstå hvordan komplekse systemer vibrerer, ettersom det dikterer antallet naturlige frekvenser og modusformer et system vil ha.

2. Enkle eksempler på frihetsgrad

• Enkelt frihetsgradssystem (SDOF): Dette er det enkleste vibrasjonssystemet, ofte visualisert som en enkelt masse koblet til en fjær og en demper. Denne massen kan bare bevege seg i én retning (f.eks. opp og ned). Derfor har den én frihetsgrad. Et SDOF-system har bare én egenfrekvens.
• To-frihetsgraderssystem: Tenk deg to masser som er koblet til hverandre og til et fast punkt med fjærer. Hver masse kan bevege seg uavhengig. For å beskrive systemet må du vite posisjonen til den første massen og posisjonen til den andre massen. Dermed har den to frihetsgrader og vil ha to distinkte naturlige frekvenser.

3. DOF i virkelige strukturer

Et enkelt, lite, stivt objekt i fritt rom har seks frihetsgrader:

1. Oversettelse langs X-aksen (f.eks. fremover/bakover)
2. Oversettelse langs Y-aksen (f.eks. venstre/høyre)
3. Oversettelse langs Z-aksen (f.eks. opp/ned)
4. Rotasjon rundt X-aksen (rulling)
5. Rotasjon rundt Y-aksen (stigning)
6. Rotasjon rundt Z-aksen (giring)

Virkelige maskiner og strukturer er ikke enkle stive legemer; de er kontinuerlige systemer som består av utallige sammenkoblede partikler. Teoretisk sett har et kontinuerlig system som en stålbjelke eller et maskinhus en uendelig antall frihetsgrader.

4. Praktiske implikasjoner for vibrasjonsanalyse

Det faktum at ekte maskiner har et veldig stort (effektivt uendelig) antall frihetsgrader har en kritisk konsekvens: de har et veldig stort antall naturlige frekvenser og tilsvarende modusformer.

• Flere resonanser: En maskin har ikke bare én naturlig frekvens; den har mange. Dette er grunnen til at en maskin kan kjøre jevnt med én hastighet, men oppleve en resonans problemet hvis hastigheten økes, og eksiterer en naturlig frekvens av høyere orden.
• Modalanalyse og ODS-analyse: Disse avanserte teknikkene brukes til å identifisere og visualisere de ulike modusformene knyttet til de ulike naturlige frekvensene i et komplekst system. For eksempel kan den første naturlige frekvensen være en enkel bøyemodus, den andre kan være en vridningsmodus, og så videre.
• Finite Element Analysis (FEA): I designfasen bruker ingeniører datamodeller (FEA) for å forutsi de naturlige frekvensene og modusformene til en struktur. I FEA blir en kontinuerlig struktur delt opp i et endelig antall mindre elementer (et nett). Denne prosessen diskretiserer systemet, og reduserer det fra et uendelig antall frie frekvenser til et veldig stort, men endelig antall, som deretter kan løses av en datamaskin.

Selv om en vibrasjonsanalytiker i feltet vanligvis ikke beregner antall DOF-er, er forståelse av konseptet nøkkelen til å forstå hvorfor maskiner kan ha flere resonansproblemer og hvorfor avanserte verktøy som modalanalyse noen ganger er nødvendige for å løse komplekse vibrasjonsproblemer.

← Tilbake til hovedindeksen