Entendendo a Ressonância de Montagem
Definição: O que é ressonância de montagem?
Ressonância crescente é um ressonância condição em que o sistema de montagem — incluindo isoladores de vibração, trilhos de montagem, suportes, patins ou o conjunto completo do equipamento em seus suportes — vibra em um de seus frequências naturais Em resposta à excitação proveniente da maquinaria rotativa, cria-se uma situação em que toda a máquina montada oscila, balança ou se move como um corpo rígido sobre seus suportes, com amplitudes muito superiores às que ocorreriam com uma montagem rígida.
A ressonância de montagem é particularmente comum em equipamentos que utilizam sistemas de isolamento de vibração, mas também pode ocorrer em instalações convencionais com montagem rígida se a estrutura de montagem for insuficiente. rigidez. O fenômeno é um fator crucial no projeto de isolamento de vibrações e deve ser cuidadosamente evitado ou controlado por meio da seleção adequada de isoladores e do projeto do sistema de montagem.
Frequências Naturais do Sistema de Montagem
Modos de corpo rígido em isoladores
Os equipamentos em isoladores de vibração possuem seis frequências naturais de corpo rígido:
Modos Translacionais (3)
- Rebote vertical: Movimento para cima e para baixo, tipicamente na frequência mais baixa (5-15 Hz para isolamento típico).
- Translações horizontais (X e Y): Movimentos laterais, geralmente com frequência de 1,5 a 2 vezes a vertical.
Modos Rotacionais (3)
- Rolar: Rotação em torno do eixo longitudinal
- Tom: Rotação em torno do eixo transversal
- Guinada: Rotação em torno de um eixo vertical
- Frequências: Normalmente entre 10 e 30 Hz, dependendo das dimensões do equipamento e da localização do centro de gravidade.
Modos acoplados
- Se os isoladores não forem simétricos ou o centro de gravidade não estiver centrado, os modos se acoplam.
- Translação e rotação ocorrem simultaneamente
- Cria padrões de movimento complexos
- Mais difícil de analisar e corrigir.
Quando ocorre a ressonância de montagem
Ressonância do sistema de isolamento
O cenário de ressonância de montagem mais comum:
- Objetivo do projeto: Isoladores selecionados para terem frequência natural entre 1/3 e 1/5 da velocidade de operação da máquina.
- Problema: Se a máquina operar abaixo da velocidade de projeto ou passar pela frequência do isolador durante a inicialização, ela estará em funcionamento.
- Sintoma: Vibração severa em velocidades próximas à frequência natural do isolador.
- Duração: Ocorre apenas em uma faixa de velocidade específica.
Ressonância do trilho ou patim
- Trilhos de montagem ou bases de equipamentos possuem modos de flexão próprios.
- Frequências típicas: 15-50 Hz, dependendo do vão e da rigidez.
- Todo o conjunto do equipamento desliza sobre trilhos.
- Comum em pacotes de equipamentos modulares
Ressonância do suporte ou braçadeira
- Equipamentos montados na parede ou no teto com suportes.
- O suporte ou braço de apoio tem frequência natural
- O movimento do equipamento é amplificado quando a frequência coincide.
- Pode transmitir vibrações para a estrutura do edifício.
Identificação diagnóstica
Indicadores-chave
- Amplificação: Vibração na montagem >> vibração no equipamento
- Balançando/Pulando: Movimento visível de toda a máquina
- Sensível à velocidade: Severo apenas em uma faixa de velocidade estreita
- Baixa frequência: Normalmente, a faixa de frequência para sistemas isolados é de 5 a 30 Hz.
- Relações de fase: Todos os pontos de montagem se movem em fase (modo de ricochete) ou em oposição de fase (modo de balanço).
Procedimento de Diagnóstico
- Identificar a frequência de ressonância: De espectro de vibração pico
- Suportes para teste de impacto: Teste de impacto para determinar a frequência natural da montagem
- Comparar: Se a frequência de ressonância for ≈ frequência natural da montagem → ressonância da montagem confirmada
- Medir em vários locais: Verifique as relações de fase entre os pontos de montagem.
- Avaliar o formato do modo de vibração: Determine se o modo de oscilação é de balanço, oscilação ou acoplado.
Soluções
Para ressonância do sistema de isolamento
Alterar a rigidez do isolador
- Isoladores mais rígidos: Aumenta a frequência natural acima da velocidade de operação.
- Isoladores mais macios: Reduz a frequência abaixo da faixa de inicialização (se o equipamento tolerar).
- Seleção: A frequência do isolador deve ser < 1/3 da velocidade mínima de operação
Adicionar amortecimento
- Utilize isoladores com amortecimento integrado (elastômero em vez de mola de aço).
- Adicione amortecedores viscosos ou amortecedores de fricção.
- Reduz a amplitude do pico de ressonância mesmo que a correspondência de frequência permaneça.
Melhorar a instalação do isolador
- Certifique-se de que todos os isoladores estejam devidamente carregados (não estejam tortos ou travados).
- Verifique se os isoladores são adequados ao peso real do equipamento.
- Verifique se há isoladores apreendidos ou danificados.
- Garanta o posicionamento simétrico em relação ao centro de gravidade.
Para ressonância de montagem estrutural
Reforçar a estrutura de montagem
- Adicione reforços aos trilhos ou patins.
- Aumente a espessura do suporte ou adicione reforços.
- Reduzir vãos sem suporte
- Una os pontos de montagem.
Alterar configuração de montagem
- Adicionar suportes intermediários para reduzir os vãos.
- Realocar os pontos de montagem para locais mais rígidos.
- Utilize acessórios de montagem mais robustos.
Soluções Operacionais
- Restrição de velocidade: Evite operar em velocidades de ressonância.
- Aceleração rápida: Passe pela ressonância rapidamente durante a inicialização.
- Reduzir a excitação: Melhorar equilíbrio para minimizar a força na frequência de ressonância
Considerações especiais
Projeto de isolamento de vibração
Um projeto adequado do sistema de isolamento evita a ressonância de montagem:
- Razão de frequência: fisolador < 0,3 × foperação mínima
- Transmissibilidade: Na ressonância, a transmissibilidade pode ser > 10 (amplificação, não isolamento).
- Faixa de operação: Para um isolamento eficaz, assegure que todas as frequências de operação sejam superiores a 2-3 vezes a frequência do isolador.
- Considerações para startups: Aceitar vibrações elevadas que passam por ressonância, mesmo que brevemente.
Equipamentos acoplados
Equipamentos motorizados em placa de base comum:
- Todo o conjunto possui modos de corpo rígido nas montagens.
- A vibração do motor e do equipamento acionado é transmitida através da placa de base.
- A ressonância pode ser excitada por qualquer uma das máquinas.
- Requer tratamento como um sistema completo, e não como máquinas individuais.
Ferramentas de Medição e Análise
Análise Modal
- Caracterização completa de todos os modos do sistema de montagem
- Identifica a frequência, o amortecimento e o modo de vibração para cada modo.
- Fornece dados para modificações de projeto.
- Pode ser feito experimentalmente ou por meio de análise de elementos finitos (FEA).
Forma de Deflexão Operacional (ODS)
- Visualize o padrão de movimento real durante a operação.
- Distingue a ressonância de montagem da ressonância do rotor.
- Mostra qual modo está ativo (pular, balançar, etc.)
- Orienta a colocação de modificações de reforço.
A ressonância de montagem pode gerar vibrações severas mesmo em máquinas bem conservadas e devidamente balanceadas. Compreender as frequências naturais dos sistemas de montagem, especialmente os sistemas de isolamento de vibração, e garantir uma separação adequada entre as frequências e as velocidades de operação é essencial para o controle eficaz de vibrações em instalações de equipamentos rotativos.
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