Pochopenie rezonancie v mechanických systémoch

Zariadenia

Prenosný vyvažovač a analyzátor vibrácií Balanset-1A

$2,353.63 Pôvodná cena bola: $2,353.63.$2,025.91Aktuálna cena je: $2,025.91.

Diely

Senzor vibrácií

$107.25 Pôvodná cena bola: $107.25.$83.42Aktuálna cena je: $83.42.

Diely

Optický senzor (laserový tachometer)

$147.77 Pôvodná cena bola: $147.77.$107.25Aktuálna cena je: $107.25.

Zariadenia

Balanset-4

$8,107.20

Diely

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.82

Diely

Reflexná páska

$11.92

Zariadenia

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,067.62 Pôvodná cena bola: $2,067.62.$1,787.57Aktuálna cena je: $1,787.57.

Definícia: Čo je rezonancia?

Rezonancia je fyzikálny jav, ktorý nastáva, keď je systém vystavený periodickej sile s frekvenciou, ktorá zodpovedá jeho vlastnej frekvencii. prirodzené frekvencieKeď dôjde k tomuto frekvenčnému prispôsobeniu, systém začne vibrovať s extrémne veľkými amplitúdami. Energia zo vstupnej sily sa prenáša do systému veľmi efektívne, čo spôsobuje dramatické zvýšenie vibrácií. Jediným faktorom, ktorý obmedzuje amplitúdu pri rezonancii, je systém... tlmenie.

Súvislosť medzi prirodzenou frekvenciou a rezonanciou

Aby ste pochopili rezonanciu, musíte najprv pochopiť prirodzenú frekvenciu. Každý fyzikálny objekt má súbor prirodzených frekvencií, pri ktorých bude vibrovať, ak je narušený. Tieto sú určené jeho hmotnosťou a tuhosťou. Rezonancia vzniká, keď na objekt neustále „tlačíte“ presne rovnakou rýchlosťou, ako je jedna z jeho prirodzených frekvencií.

Klasická analógia je tlačenie dieťaťa na hojdačke:

• Hojdačka s dieťaťom na nej má špecifickú prirodzenú frekvenciu založenú na dĺžke lán (tuhosti) a hmotnosti dieťaťa.
• Ak hojdačku len raz zatlačíte, bude kmitať na svojej prirodzenej frekvencii a nakoniec sa zastaví v dôsledku tlmenia (odpor vzduchu a trenie).
• Ak načasujete svoje tlaky tak, aby dokonale zodpovedali prirodzenej frekvencii švihu, každý tlak pridá do systému viac energie a švih bude stále vyšší a vyšší. Toto sa nazýva rezonancia.
• Ak tlačíte s nesprávnou frekvenciou (príliš rýchlo alebo príliš pomaly), vaše tlaky nebudú synchronizované s pohybom švihu a nebudete môcť dosiahnuť veľkú amplitúdu.

Prečo je rezonancia problémom v strojárstve?

V rotačných strojoch je rezonancia vysoko deštruktívny a nebezpečný stav. „Tlak“ je spôsobený akoukoľvek periodickou silou generovanou prevádzkou stroja, ako je nevyváženosť, nesprávne zarovnanie alebo sily prechodu lopatiek. Ak sa frekvencia jednej z týchto síl zhoduje s prirodzenou frekvenciou rotora stroja, základu, nosnej konštrukcie alebo pripojeného potrubia, následky môžu byť vážne:

• Extrémne úrovne vibrácií: Amplitúdy sa môžu zosilniť 10, 50 alebo dokonca stokrát, v závislosti od miery tlmenia.
• Vysoké dynamické napätia: Veľké priehyby spôsobujú obrovské namáhanie súčiastok, čo vedie k rýchlej únave.
• Katastrofické zlyhanie: Rezonancia môže viesť k prasknutým hriadeľom, zlyhaniu ložísk, zlomeným zvarom a úplnému zlyhaniu konštrukcie vo veľmi krátkom čase.
• Nadmerný hluk: Vysoké úrovne vibrácií vyžarujú ako hlasný a často tónový šum.

Príznaky a identifikácia rezonancie

Rezonancia má veľmi odlišný súbor symptómov, ktoré pomáhajú pri jej diagnostike:

• Vysoko smerové vibrácie: Vibrácie sú zvyčajne oveľa vyššie v jednom smere (napr. horizontálnom) ako v iných.
• Ostrý vrchol vo vibráciách v závislosti od rýchlosti: Vibrácie sú vysoké iba vo veľmi úzkom rozsahu rýchlostí. Ako stroj zrýchľuje alebo spomaľuje za tento bod, vibrácie dramaticky klesajú.
• Fázový posun o 180 stupňov: Keď rýchlosť stroja prejde rezonančnou frekvenciou, fáza vibrácií sa posunie o 180 stupňov. Toto je definitívne potvrdenie rezonancie.
• Ťažké vyvážiť: Pokus o vyváženie rotora, ktorý pracuje na rezonancii, je často neúčinný alebo môže problém dokonca zhoršiť. Korekčné závažia vyváženia budú nezvyčajne veľké alebo malé a vibrácie sa môžu presunúť na iné miesto.

Rezonancia sa experimentálne potvrdzuje pomocou nárazová (alebo bump) skúška identifikovať vlastné frekvencie štruktúry alebo vykonaním skúška rozbehu/dobehu pozorovať zmeny amplitúdy a fázy, keď stroj prechádza predpokladanou rezonanciou.

Ako vyriešiť problém s rezonanciou

Keďže rezonancia je problém frekvenčného prispôsobenia, riešenie vždy zahŕňa zmenu frekvencie buď „tlačiaceho elementu“, alebo „tlačiaceho elementu“:

1. Zmeňte frekvenciu vynútenia: To zvyčajne znamená zmenu prevádzkovej rýchlosti stroja. Toto je najjednoduchšie riešenie, ak je to uskutočniteľné.
2. Zmena prirodzenej frekvencie: Toto je najbežnejšie riešenie.
   • Na zvýšenie prirodzenú frekvenciu, musíte zvýšiť tuhosť rezonančnej zložky (napr. pridaním výstuhy alebo klinu).
   • Na zníženie prirodzenú frekvenciu, môžete buď znížiť tuhosť alebo pridať hmotu ku komponentu.
3. Pridať tlmenie: V niektorých prípadoch, keď frekvencie nie je možné zmeniť, môže pridanie tlmenia (napr. pomocou viskoelastických materiálov alebo špeciálnych tlmičov) znížiť amplitúdu rezonančného vrcholu na prijateľnú úroveň.

← Späť na hlavný index