Wat is gedwongen trillingen? Externe excitatierespons • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is gedwongen trillingen? Externe excitatierespons • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is geforceerde trilling? Externe excitatierespons

Gepubliceerd door admin op

Gedwongen trillingen begrijpen

Definitie: Wat is geforceerde trilling?

Gedwongen trilling Een oscillerende beweging veroorzaakt door een externe periodieke kracht die op een mechanisch systeem wordt uitgeoefend. De trilling vindt plaats met de frequentie van de uitgeoefende kracht (krachtfrequentie), en de amplitude is evenredig met de grootte van de krachtfunctie en omgekeerd evenredig met de weerstand van het systeem tegen beweging bij die frequentie. trillingen Bij roterende machines is er sprake van gedwongen trillingen, met veelvoorkomende bronnen van kracht, waaronder onevenwicht (roterende middelpuntvliedende kracht), verkeerde uitlijning (koppelingskrachten) en aerodynamische/hydraulische pulsaties.

Gedwongen trillingen zijn fundamenteel anders dan zelfopgewekte trilling (waarbij het systeem zijn eigen aanhoudende oscillatie genereert) en vrije trilling (tijdelijke respons na een impuls). Begrip van de principes van gedwongen trillingen is essentieel, omdat het verklaart hoe de trillingsamplitude verband houdt met de ernst van de storing en hoe trillingen kunnen worden beheerst door de gedwongen trillingen te verminderen of de systeemrespons aan te passen.

Kenmerken van gedwongen trillingen

Frequentiematching

  • Trillingsfrequentie is gelijk aan krachtfrequentie
  • Bij forceren bij 30 Hz, trillingen bij 30 Hz
  • In tegenstelling tot zelfopgewekte trillingen die op natuurlijke frequentie voorkomen
  • Voorspelbare frequentie op basis van de forcerende bron

Amplitude Proportionaliteit

  • Trillingsamplitude evenredig met de krachtgrootte
  • Dubbele kracht → dubbele trilling (lineair systeem)
  • Verwijder forcering → trilling stopt
  • Regelbaar door krachtreductie

Faserelatie

  • Zeker fase relatie tussen kracht en reactie
  • Fase is afhankelijk van de frequentie ten opzichte van de natuurlijke frequentie
  • Onder resonantie: trilling in fase met kracht
  • Bij resonantie: 90° fasevertraging
  • Boven resonantie: 180° fasevertraging

Stabiliteit

  • Systeem is stabiel - trillingsbegrensd
  • Groeit niet zonder grenzen
  • Amplitude beperkt door forcering en systeemrespons
  • Contrasten met onstabiele zelfopgewekte trillingen

Veelvoorkomende forceerfuncties in machines

1. Onbalans (1× Forceren)

  • Kracht: Roterende centrifugale kracht vanuit massa-excentriciteit
  • Frequentie: Eenmaal per omwenteling (1× assnelheid)
  • Grootte: F = m × r × ω² (evenredig met de snelheid in het kwadraat)
  • Meest voorkomend: Primaire trillingsbron in de meeste roterende apparatuur

2. Verkeerde uitlijning (2× forceren)

  • Kracht: Koppelingskrachten door hoekige/parallelle verschuiving
  • Frequentie: Twee keer per omwenteling (2× assnelheid)
  • Kenmerk: Hoge axiale component

3. Aerodynamisch/hydraulisch (blad-/schoeppassage)

  • Kracht: Drukpulsaties door de interactie tussen schoepen en stator
  • Frequentie: Aantal bladen × assnelheid
  • Voorbeelden: Ventilatoren, pompen, compressoren

4. Tandwielkracht

  • Kracht: Tandverbinding die periodieke belasting creëert
  • Frequentie: Aantal tanden × assnelheid
  • Grootte: Gerelateerd aan overgedragen koppel en tandkwaliteit

5. Elektromagnetische krachten

  • Kracht: Magnetische veldpulsaties in motoren/generatoren
  • Frequentie: 2× lijnfrequentie (120/100 Hz)
  • Onafhankelijk: Van mechanische snelheid (asynchrone kracht)

Reactie op dwang: systeemgedrag

Onder natuurlijke frequentie (stijfheidsgecontroleerd)

  • Trillingsamplitude ≈ Kracht / Stijfheid
  • Reactie in fase met forceren
  • De amplitude neemt toe met de snelheid voor snelheidsafhankelijke krachten
  • Typisch werkingsgebied voor de meeste starre rotoren

Bij natuurlijke frequentie (resonantie)

  • Trillingsamplitude ≈ Kracht / (Demping × Eigenfrequentie)
  • Amplitude versterkt door Q-factor (meestal 10-50×)
  • 90° fasevertraging
  • Kleine krachten creëren grote trillingen
  • Demping is de enige beperkende factor

Boven natuurlijke frequentie (massagestuurd)

  • Trillingsamplitude ≈ Kracht / (Massa × Frequentie²)
  • 180° fasevertraging (trilling tegengesteld aan de krachtrichting)
  • De amplitude neemt af met toenemende frequentie
  • Werkingsgebied voor flexibele rotoren boven kritische snelheden

Gedwongen trillingen versus andere typen

Gedwongen versus vrije trillingen

  • Gedwongen: Continue kracht, aanhoudende trilling, op krachtfrequentie
  • Vrij: Impulsrespons, trillingen nemen af, bij natuurlijke frequentie
  • Voorbeeld: Bumptest produceert vrije trillingen; draaiende machine produceert gedwongen trillingen

Gedwongen versus zelfopgewekte trillingen

  • Gedwongen: Externe kracht, amplitude evenredig met de kracht, stabiel
  • Zelfopgewonden: Interne energiebron, amplitude beperkt door niet-lineariteit, onstabiel
  • Voorbeelden: Onbalans wordt geforceerd; oliewerveling is zelfopgewonden

Controle en mitigatie

Verminder forceren

  • Balanceren: Vermindert onbalanskrachten direct
  • Uitlijning: Vermindert scheefstellingskrachten
  • Herstel defecten: Mechanische problemen oplossen die krachten creëren
  • Meest effectief: De forcerende bron elimineren of minimaliseren

Systeemrespons wijzigen

  • Verander stijfheid: Verschuif natuurlijke frequenties weg van dwingende frequenties
  • Demping toevoegen: Verminder resonantieversterking
  • Massa veranderen: Wijzig natuurlijke frequenties
  • Isolatie: Verminder de krachtoverdracht naar de constructie

Vermijd resonantie

  • Zorg ervoor dat de forcerende frequenties niet overeenkomen met de natuurlijke frequenties
  • Scheidingsmarge doorgaans ±20-30%
  • Ontwerpfase-analyse om te verifiëren
  • Snelheidsbeperkingen indien resonantie onvermijdelijk is

Praktische betekenis

De meeste trillingen van machines zijn geforceerd

  • Onbalans, verkeerde uitlijning, tandwielingrijping – allemaal gedwongen trillingen
  • Voorspelbaar en beheersbaar door het forceren van reductie
  • Standaard onderhoudsacties (balanceren, uitlijnen) richten zich op forceren

Diagnostische aanpak

  • Identificeer de dwingende frequentie uit het spectrum
  • Afstemmen op bekende krachtenbronnen (1×, 2×, tandwielingrijping, enz.)
  • Diagnostiseer de forcerende bron
  • Verminder de forcering door passend onderhoud

Gedwongen trillingen zijn het fundamentele type trillingen in roterende machines, dat ontstaat door externe periodieke krachten die op het systeem inwerken. Inzicht in de principes van gedwongen trillingen – frequentieaanpassing, amplitudeproportionaliteit en responskarakteristieken – maakt een correcte diagnose van trillingsbronnen mogelijk, evenals passende corrigerende maatregelen (het verminderen van de dwang of het aanpassen van de respons) en ontwerpstrategieën die trillingen minimaliseren door dwangreductie en resonantievermijding.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp