Zelfopgewekte trillingen begrijpen

1. Definitie: Wat is zelfopgewekte trilling?

Zelfopgewekte trilling (ook bekend als zelfgeïnduceerde of onstabiele trilling) is een bijzonder gevaarlijk type trilling waarbij de beweging van een systeem krachten induceert die op hun beurt die beweging in stand houden of versterken. Dit creëert een terugkoppelingslus waarin de trilling in amplitude kan toenemen, soms tot een catastrofaal niveau, zonder dat de frequentie van een externe kracht daarmee evenredig toeneemt.

Dit is fundamenteel anders dan een geforceerde trilling, zoals onevenwicht of verkeerde uitlijning, waarbij de trilling een directe reactie is op een specifieke, periodieke input (de forcerende frequentie). In een zelfopgewekt systeem creëert de trilling zijn eigen drijvende kracht.

2. Het feedback-loopmechanisme

Het mechanisme van zelfopgewekte trillingen kan als volgt worden samengevat:

1. Een systeem (bijvoorbeeld een rotor in een lager) is in beweging.
2. Een kleine, willekeurige verstoring veroorzaakt een kleine verplaatsing of verandering in snelheid.
3. Deze verandering in beweging verandert de krachten die op het systeem inwerken (bijvoorbeeld de vloeistofdruk in een lager of de snijkracht van een gereedschap).
4. Het belangrijkste is dat deze gewijzigde kracht op een manier werkt die *energie toevoegt* aan het systeem, waardoor het onderdeel nog verder in de richting wordt geduwd waarin het al ging.
5. Deze grotere beweging genereert een nog grotere kracht, die weer meer energie oplevert, enzovoort.

Deze terugkoppelingslus zorgt ervoor dat de trilling toeneemt, totdat deze wordt beperkt door niet-lineariteiten in het systeem (zoals een harde stop) of tot een storing leidt.

3. Veelvoorkomende voorbeelden van zelfopgewekte trillingen

Klassieke voorbeelden van zelfopgewekte trillingen zijn enkele bekende verschijnselen in de machinediagnostiek:

• Oliewerveling en oliezweep: De meest voorkomende voorbeelden in roterende machines. In een glijlager met vloeistoffilm creëert de roterende as een oliewig. Een verstoring kan ertoe leiden dat de oliewig zelf rond het lager begint te draaien (wervelen). De druk van deze wervelende wig duwt de as, wat meer energie aan de werveling toevoegt. De resulterende trilling vindt niet plaats op de loopsnelheid, maar op een subsynchrone frequentie (meestal 0,42-0,48x). loopsnelheid).
• Gepraken bij het bewerken: Bij het verspanen van metaal (draaien of frezen) treedt trilling op wanneer het snijgereedschap begint te trillen. Deze trilling zorgt ervoor dat de dikte van de te snijden spaan varieert. De variërende spaandikte veroorzaakt op zijn beurt een fluctuatie in de snijkracht, en deze fluctuerende kracht kan energie terugpompen in de trillingen van het gereedschap, waardoor het hevig trillen ontstaat.
• Aerodynamische trillingen: De trilling van een vliegtuigvleugel, waarbij de buig- en draaibeweging van de vleugel het aerodynamische profiel verandert. Deze profielverandering verandert de luchtdruk zodanig dat er energie wordt toegevoegd aan de vleugelbeweging, wat tot catastrofale schade kan leiden als het niet onder controle wordt gehouden.
• Rotorwrijvingen: Een toestand waarbij een rotor contact maakt met een stilstaand onderdeel. De wrijving door wrijving kan de rotor verhitten, waardoor deze kromtrekt. Deze kromtrekking verhoogt de wrijvingskracht, wat de hitte en de kromtrekking verhoogt, waardoor een terugkoppelingslus ontstaat die kan leiden tot vastlopen.

4. Belangrijkste kenmerken en diagnose

Zelfopgewekte trillingen hebben vaak verschillende kenmerken in de FFT-spectrum:

• Niet-synchrone frequenties: De trilling is doorgaans geen geheel veelvoud of harmonische van de loopsnelheid. Het treedt vaak op bij een subsynchroon frequentie.
• Instabiliteit: De amplitude kan zeer instabiel zijn en snel toenemen bij kleine veranderingen in de bedrijfsomstandigheden (snelheid, temperatuur, belasting).
• Plotseling begin: Het kan zijn dat de trillingen helemaal niet optreden totdat de machine een bepaalde snelheids- of belastingsdrempel overschrijdt. Op dat moment kunnen de trillingen plotseling en met een hoge amplitude optreden.

Om zelfopgewekte trillingen te diagnosticeren, moeten deze karakteristieke niet-synchrone pieken worden geïdentificeerd en moet inzicht worden verkregen in de fysieke mechanismen die de instabiliteit van de specifieke machine kunnen veroorzaken.

← Terug naar hoofdindex