Razumevanje naraščajoče resonance
Naraščajoča resonanca je resonanca stanje, v katerem montažni sistem - vibracijski izolatorji, montažna vodila, nosilci, konzole, drsniki ali celoten sklop stroja na nosilcih - vibrira pri eni od svojih naravne frekvence kot odziv na dražljaje iz vrteče se opreme, ki jo nosi. Ko se to zgodi, celoten stroj kot togo telo poskakuje, se ziblje ali kotali na svojih nosilcih z amplitudami, ki so veliko večje, kot bi jih enaka sila povzročila na togi podlagi. To je najbolj znano pri strojih, opremljenih z vibracijskimi izolatorji, vendar lahko prizadene tudi običajno pritrjene naprave, kadar nosilna konstrukcija nima togost. V vsakem primeru je to osrednji problem pri načrtovanju izolacije, ki ga je treba odpraviti ali dejavno obvladovati, ne pa odkriti med obratovanjem.
1. Opredelitev: Kaj je montažna resonanca?
Ključ do razumevanja resonance pri montaži je, da stroj in njegove podpore obravnavamo kot samostojen sistem mase in vzmeti. Stroj je masa, izolatorji ali prožnost podporne strukture pa so vzmet. Kot vsak tak sistem ima tudi ta sklop lastne frekvence, in če hitrost vožnje - ali ena od njenih harmonskih - sovpada z eno od njih, se prisilno vibriranje se okrepi. Resonanca na nosilcih se od resonance rotorja ali gredi razlikuje po tem, da se celoten stroj giblje bolj ali manj kot enota: vibracije, izmerjene na nosilcih, močno presegajo vibracije samega rotorja. Ta značilnost je vodilo, da je težava v nosilcu in ne v rotorju. To je tesno povezano z resonanca okvirja in . strukturna resonanca, ki opisujeta enako ojačitev, ki se pojavi v okvirju stroja ali okoliški konstrukciji.
2. Naravne frekvence montažnega sistema
Modusi togega telesa na izolatorjih
Stroj, ki počiva na vibracijskih izolatorjih, se obnaša kot togo telo na vzmeteh, togo telo v prostoru pa ima šest stopenj prostosti, zato ima šest lastnih frekvenc togega telesa.
Translacijski načini (trije)
- Navpični odboj: gibanje navzgor in navzdol, običajno najnižja frekvenca - približno 5-15 Hz pri običajni izolaciji.
- Vodoravne translacije (X in Y): gibanje od strani do strani, običajno približno 1,5-2× pogostost navpičnega odboja.
Načini vrtenja (trije)
- Zvitek: vrtenje okoli vzdolžne osi.
- Višina tona: vrtenje okoli prečne osi.
- Zvijanje: vrtenje okoli navpične osi.
- Pogostosti: običajno 10-30 Hz, odvisno od dimenzij stroja in lokacije njegovega težišča.
Sklopljeni načini
- Če izolatorji niso nameščeni simetrično ali če težišče ni osredotočeno na njih, se načini povežejo.
- Premikanje in vrtenje se nato pojavita skupaj.
- Rezultat je zapleten vzorec gibanja.
- Takšne povezane načine je težje analizirati in popraviti kot čiste, nepovezane primere.
3. Kdaj nastane resonanca pri montaži
Resonanca izolacijskega sistema
Najpogostejši scenarij, ki je ironičen, saj ga povzročajo prav izolatorji, namenjeni zmanjševanju vibracij:
- Namen oblikovanja: izolatorji so izbrani tako, da je njihova lastna frekvenca približno na eni tretjini do eni petini obratovalne hitrosti, kar stroj uvršča v območje izolacije.
- Težava: če stroj deluje z manjšo hitrostjo od predvidene ali če med zagonom preprosto preide skozi frekvenco izolatorja, se sforsiranje sreča z naravno frekvenco.
- Simptom: Hude vibracije pri hitrostih blizu naravne frekvence izolatorja
- Trajanje: omejena na določen, običajno ozek hitrostni pas.
Resonanca tirnic ali drsnikov
- Pritrdilne tirnice in polža za opremo imajo lastne načine upogibanja.
- Tipične frekvence so 15-50 Hz, odvisno od razpona in togosti.
- Celotni sklop se na upogibnih vodilih ziblje.
- To je običajno pri modularni, pakirani opremi, ki se dobavlja kot enota.
Resonanca nosilca ali podpore
- Posebej izpostavljena je oprema, nameščena na steno ali strop, ki je nameščena na nosilcih.
- Nosilec ali podporna roka ima svojo lastno lastno frekvenco.
- Gibanje stroja se okrepi, če je hitrost vožnje enaka.
- Okrepljeno gibanje lahko nato prenaša vibracije v samo konstrukcijo stavbe.
4. Diagnostična identifikacija
Ključni kazalniki
- Ojačanje: vibracije, izmerjene na nosilcu, so veliko večje od vibracij na stroju, kar je značilno za to stanje.
- Guganje ali poskakovanje: vidno gibanje celotnega stroja.
- Občutljivost za hitrost: resen le v ozkem območju hitrosti.
- Nizka frekvenca: običajno 5-30 Hz za izolirane sisteme.
- Fazni odnosi: se vse montažne točke premikajo v fazi pri načinu odbijanja ali izven faze pri načinu zibanja.
Diagnostični postopek
- Določite resonančno frekvenco od vrha v vibracijski spekter.
- Preizkusite nosilce z udarci: a preizkus udarcev razkriva lastno frekvenco nosilca, ki je neodvisna od delujočega stroja.
- Primerjaj: če delovna resonančna frekvenca sovpada z izmerjeno lastno frekvenco nosilca, je resonanca nosilca potrjena.
- Izmerite več lokacij za vzpostavitev faza razmerja med montažnimi točkami.
- Ocenite obliko načina: odločite, ali gre za gibanje z odbijanjem, zibanjem ali vezano gibanje.
Ključna zgodnja faza diagnosticiranja je ločevanje težav s podporo od težav z rotorjem. Zgornja značilnost - veliko gibanje na nosilcih, skromno gibanje rotorja, pri čemer je vrh določen na strukturni frekvenci in ne na hitrosti sledenja - jasno kaže na nosilec. Prav tako je treba paziti, da ne zamenjamo resonance montaže z mehko stopalo, kjer ena opora ne sedi ravno in izkrivlja okvir; obe opori lahko obstajata sočasno in obe povečata vibracije.
5. Rešitve
Za resonanco izolacijskega sistema
Spremeni togost izolatorja
- Trdnejši izolatorji zvišajte lastno frekvenco nad delovno hitrostjo.
- Mehkejši izolatorji znižajte jo pod območje zagona, če oprema prenese večji statični odklon.
- Pravilo izbire: frekvenca izolatorja mora biti nižja od ene tretjine najmanjše delovne hitrosti.
Dodaj dušenje
- Uporabite izolatorje z vgrajenimi dušenje - elastomerni nosilci namesto golih jeklenih vzmeti.
- Vzporedno z izolatorji dodajte viskozne ali torne blažilnike.
- Z dušenjem se zniža resonančni vrh, tudi če ni mogoče odstraniti frekvenčnega naključja.
Izboljšajte namestitev izolatorja
- Prepričajte se, da je vsak izolator pravilno obremenjen - da ni zataknjen, vezan ali brez obremenitve.
- Preverite, ali izolatorji ustrezajo dejanski teži opreme in ne predpostavljeni.
- Preverite, ali so izolatorji zagozdeni ali poškodovani in so izgubili predvideno togost.
- Potrdite simetrično postavitev glede na težišče, da se izognete povezanim načinom.
Za resonanco strukturne montaže
Ojačanje pritrdilne konstrukcije
- Dodajte oporo na tirnice ali polža.
- Povečajte debelino nosilca ali dodajte oklepaje.
- Skrajšajte nepodprte razpone.
- Ločene pritrdilne točke povežite, da delujejo kot ena.
Spreminjanje konfiguracije montaže
- Dodajte vmesne podpore, da zmanjšate dolžino razponov.
- Premestite pritrdilne točke na bolj toge dele konstrukcije.
- Uporabite trdnejšo montažno opremo.
Ker vse te poteze delujejo s premikanjem lastne frekvence, je nosilna konstrukcija togost temeljev je vzvod, ki ga vlečejo; a kalkulator lastne frekvence temeljev pomaga potrditi, da sprememba togosti dejansko premakne frekvenco, ki ni odvisna od hitrosti teka.
Operativne rešitve
- Omejitev hitrosti: preprečite trajno delovanje pri resonančni hitrosti.
- Hitro pospeševanje: med zagonom hitro preide skozi resonanco, tako da se nabere malo energije.
- Zmanjšajte vzbujanje: izboljšati . ravnovesje da bi zmanjšali prisilo pri resonančni frekvenci.
6. Zasnova izolacije in povezana oprema
Oblikovanje izolacije vibracij
Zasnova zvočne izolacije najprej preprečuje resonanco montaže, saj ohranja delovne hitrosti daleč stran od naravnih frekvenc montaže:
- Frekvenčno razmerje: frekvenca izolatorja mora ustrezati fizolator < 0.3 × fminimalno obratovanje.
- Prenosljivost: točno v resonanci prenosljivost lahko preseže 10 - nosilec ojača in ne izolira, kar je nasprotno od njegovega namena.
- Območje delovanja: za učinkovito izolacijo morajo biti vse delovne frekvence nad 2-3× frekvenco izolatorja.
- Zagon: kratek, visokoamplitudni prehod skozi resonanco med zagonom je sprejemljiv, če je kratek.
Izbira izolatorjev, ki izpolnjujejo te cilje, je rutinska naloga za določanje velikosti. kalkulator za izbiro vibracijskega nosilca prilagodi togost nosilca masi in hitrosti stroja ter kalkulator za izolacijo vibracij strojev ocenjuje učinkovitost izolacije.
Sklopljena oprema
Motorno gnana oprema, nameščena na skupni osnovni plošči, prinaša dodatne zaplete:
- Celoten sklop ima na svojih nosilcih toge telesne režime.
- Motor in pogonski stroj se vibrirata prek skupne osnovne plošče.
- Resonanco lahko vzbudita oba stroja, ne glede na to, kateri vir je glasnejši.
- Zato ga je treba obravnavati kot en celovit sistem in ne kot dva neodvisna stroja.
7. Orodja za merjenje in analizo
Modalna analiza
- Modalna analiza je v celoti značilen za vsak način montažnega sistema.
- Določa frekvenco, dušenje in obliko posameznega načina delovanja.
- Ti podatki se neposredno uporabijo pri spremembah zasnove.
- Eksperimentalno ga je mogoče izvesti z udarno testiranje ali predvidene z analizo končnih elementov.
Oblika obratovalnega odklona (ODS)
- Analiza ODS vizualizira dejanski vzorec gibanja med delovanjem stroja.
- Jasno loči resonanco montaže od resonance rotorja.
- Razkriva, kateri način je aktiven - odbojni, rock ali povezani.
- Natančno usmerja, kje je treba dodati ojačitve, da bo učinek največji.
Na terenu se za večino tega dela uporablja isti prenosni instrument, ki se uporablja za rutinsko uravnoteženje. Dvokanalni analizator, kot je npr. Balanset-1A zajame amplitudo in fazo v več točkah na nosilcih, z možnostjo preizkusa udarcev pa neposredno izmeri naravno frekvenco nosilca - inženir lahko potrdi domnevno resonanco nosilca, se odloči, ali je zdravilo trši nosilec ali boljše ravnotežje, in preveri popravek, ko je ta izveden.
Resonanca montaže lahko povzroči hude vibracije tudi pri dobro vzdrževanih in uravnoteženih strojih, preprosto zato, ker je težava v nosilcih in ne v rotorju. Razumevanje lastnih frekvenc montažnih sistemov - predvsem vibracijskih izolatorjev - in njihovo trdno ločevanje od obratovalnih hitrosti je bistvenega pomena za uspešen nadzor vibracij v vseh rotacijskih napravah.
