Zrozumienie częstotliwości naturalnej

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

$2,336.95 Pierwotna cena wynosiła: $2,336.95.$2,011.55Aktualna cena: $2,011.55.

Części

Czujnik wibracji

$106.49 Pierwotna cena wynosiła: $106.49.$82.83Aktualna cena: $82.83.

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

$146.72 Pierwotna cena wynosiła: $146.72.$106.49Aktualna cena: $106.49.

Urządzenia

Balanset-4

$8,049.74

Części

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

$54.43

Części

Taśma odblaskowa

$11.83

Urządzenia

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

$2,052.96 Pierwotna cena wynosiła: $2,052.96.$1,774.90Aktualna cena: $1,774.90.

Definicja: Czym jest częstotliwość własna?

A częstotliwość własna to określona częstotliwość, z jaką obiekt lub układ będzie oscylował, jeśli zostanie wytrącony ze swojego położenia spoczynkowego, a następnie pozwoli mu swobodnie drgać bez żadnych sił zewnętrznych. Jest to nieodłączna, fundamentalna właściwość obiektu, w całości określona przez jego cechy fizyczne: jego masa i jego sztywnośćKażdy obiekt fizyczny, od struny gitary po mostek i konstrukcję nośną maszyny, ma jedną lub więcej częstotliwości naturalnych.

Związek między masą, sztywnością i częstotliwością własną

Związek między tymi trzema właściwościami jest prosty i intuicyjny:

• Sztywność: Sztywniejszy obiekt ma *wyższą* częstotliwość własną. Wyobraź sobie strunę gitary: napinanie struny (zwiększanie jej sztywności) podnosi wysokość dźwięku (częstotliwość).
• Masa: Masywniejszy obiekt ma *niższą* częstotliwość drgań własnych. Wyobraź sobie linijkę zwisającą z krawędzi biurka: dłuższa, cięższa linijka będzie oscylować wolniej (niższa częstotliwość) niż krótsza, lżejsza.

W przypadku prostego układu o jednym stopniu swobody zależność tę opisuje wzór:

Częstotliwość własna (f_n) ∝ √(Sztywność / Masa)

Oznacza to, że aby zmienić częstotliwość drgań własnych obiektu, należy zmienić jego sztywność lub masę (lub jedno i drugie).

Częstotliwość naturalna i rezonans: krytyczne połączenie

Pojęcie częstotliwości drgań własnych ma kluczowe znaczenie w inżynierii i analizie drgań ze względu na bezpośrednie powiązanie ze zjawiskiem rezonans.

Rezonans występuje, gdy do układu przyłożona jest zewnętrzna, okresowa siła o częstotliwości równej lub bardzo zbliżonej do jednej z jego częstotliwości naturalnych. W takim przypadku układ bardzo efektywnie absorbuje energię siły zewnętrznej, powodując gwałtowny wzrost amplitudy drgań. Tłumienie jest jedynym czynnikiem, który ogranicza nieskończony wzrost amplitudy.

Dlatego zrozumienie naturalnych częstotliwości jest tak istotne:

• Prognozowanie problemów: Jeśli znasz prędkość roboczą maszyny i częstotliwości drgań własnych jej konstrukcji nośnej, możesz przewidzieć, czy wystąpienie stanu rezonansu jest prawdopodobne.
• Rozwiązywanie problemów: Jeśli maszyna nadmiernie wibruje, identyfikacja jej naturalnych częstotliwości stanowi kluczowy krok w celu ustalenia, czy przyczyną jest rezonans.

– Unikanie porażki: Praca maszyny w stanie rezonansu może prowadzić do ekstremalnych wibracji, wysokich naprężeń, a ostatecznie do katastrofalnej awarii. Słynne zawalenie się mostu Tacoma Narrows w 1940 roku było dramatycznym przykładem rezonansu.

Jak identyfikuje się częstotliwości własne?

Częstotliwości własne maszyny lub konstrukcji zazwyczaj identyfikuje się za pomocą jednej z następujących metod:

1. Badanie odporności na uderzenia (lub test uderzeniowy)

To najpowszechniejsza metoda eksperymentalna. Maszyna (gdy nie pracuje) jest uderzana oprzyrządowanym młotem udarowym, a powstałe drgania są mierzone akcelerometrem. Uderzenie młota generuje szeroki zakres energii, a konstrukcja naturalnie „dzwoni” z własnymi częstotliwościami. Częstotliwości te pojawiają się jako wyraźne piki w powstałym widmie FFT.

2. Test rozbiegowy/wybiegowy

W przypadku pracującej maszyny, test rozbiegu lub wybiegu pozwala określić częstotliwości drgań własnych. Wraz ze zmianą prędkości maszyny, wszelkie siły obrotowe (takie jak niewyważenie) będą przechodzić przez pewien zakres częstotliwości. Jeśli jedna z tych częstotliwości przecina częstotliwość drgań własnych, amplituda drgań będzie miała wyraźny szczyt przy tej prędkości. Jest to powszechny sposób określania częstotliwości drgań układu. prędkości krytyczne.

3. Analiza elementów skończonych (MES)

Na etapie projektowania inżynierowie wykorzystują modele komputerowe do obliczenia teoretycznych częstotliwości drgań własnych komponentu lub konstrukcji, zanim jeszcze zostanie ona zbudowana. Pozwala im to zaprojektować konstrukcję tak, aby uniknąć problemów z rezonansem od samego początku.

Dzięki identyfikacji i zrozumieniu naturalnych częstotliwości systemu inżynierowie mogą zagwarantować bezpieczną i niezawodną pracę maszyn, eliminując szkodliwe warunki rezonansowe.

← Powrót do indeksu głównego