Înțelegerea rigidității

1. Definiție: Ce este rigiditatea?

Rigiditate este o proprietate fizică fundamentală care descrie măsura în care un obiect sau o structură rezistă deformării sau deformării ca răspuns la o forță aplicată. În contextul analiza vibrațiilor, rigiditatea (adesea notată cu litera „k”) este una dintre cele trei proprietăți cheie, alături de masă (m) și amortizare (c), care guvernează comportamentul vibrațional al oricărui sistem mecanic.

O componentă cu rigiditate mare se va deforma foarte puțin sub o anumită sarcină, în timp ce o componentă cu rigiditate mică se va deforma semnificativ. De exemplu, o bară de oțel groasă și scurtă are o rigiditate mare, în timp ce o bandă de cauciuc lungă și subțire are o rigiditate foarte mică.

2. Rolul critic al rigidității în vibrații

Rigiditatea unui sistem este un factor principal în determinarea acestuia frecvențe naturaleFrecvența naturală este frecvența la care un sistem va oscila dacă este perturbat și apoi i se permite să vibreze liber. Relația este definită de formula de bază:

Frecvența naturală (ωn) ≈ √(k / m)

Unde „k” este rigiditatea, iar „m” este masa. Această relație arată că:

• Creșterea rigidității voinţă crește frecvența naturală.
• Scăderea rigidității voinţă scădere frecvența naturală.
• Creșterea masei voinţă scădere frecvența naturală.

3. Rigiditate și rezonanță

Această relație este extrem de importantă din cauza fenomenului de rezonanţăRezonanța apare atunci când o frecvență de forțare (cum ar fi viteză de alergare unei mașini) se potrivește cu una dintre frecvențele naturale ale sistemului. Când se întâmplă acest lucru, amplitudinea vibrației este amplificată dramatic, ceea ce duce adesea la uzură prematură și defecțiuni catastrofale.

Prin urmare, înțelegerea rigidității este esențială pentru diagnosticarea și rezolvarea problemelor de rezonanță:

• Diagnosticarea problemei: Dacă o mașină este în rezonanță, analistul știe că frecvența de forțare este prea apropiată de o frecvență naturală.
• Proiectarea soluției: Pentru a rezolva problema, analistul trebuie să modifice frecvența naturală a sistemului. Deoarece este adesea dificil să se modifice masa unei mașini sau frecvența de forțare (viteza sa de funcționare), cea mai comună soluție este modificarea rigidității. Prin adăugarea de contravântuiri, gușeuri sau îmbunătățirea fundației mașinii, rigiditatea sistemului este crescută. Aceasta crește frecvența naturală, îndepărtând-o de frecvența de forțare și eliminând condiția de rezonanță. A Funcția de răspuns în frecvență (FRF) Măsurarea este utilizată pentru a confirma modificarea frecvenței naturale.

4. Rigiditate în diagnosticarea mașinilor

Modificările rigidității pot fi, de asemenea, un indicator direct al unei falii în curs de dezvoltare:

• Slăbiciune: Un șurub de montare slăbit sau o fisură care se dezvoltă în cadrul sau fundația unei mașini reprezintă o pierdere semnificativă a rigidității locale. Aceasta va duce la creșterea amplitudinii vibrațiilor mașinii. În Spectrul FFT, slăbirea mecanică generează adesea o serie de armonice (1X, 2X, 3X etc.) din viteza de rulare.
• Picior moale: Această condiție, în care piciorul mașinii nu stă plat pe bază, creează un profil de rigiditate distorsionat și neliniar, care poate duce la vibrații ridicate și poate îngreuna alinierea.
• Uzura rulmentului: Pe măsură ce un rulment se uzează, jocul dintre elementele de rostogolire și inelele de rulare crește. Aceasta poate fi considerată o scădere a rigidității generale a sistemului de susținere a rotorului, ceea ce poate reduce vitezele critice ale rotorului.

← Înapoi la indexul principal