Razumevanje togosti

1. Definicija: Kaj je togost?

Togost je temeljna fizikalna lastnost, ki opisuje, v kolikšni meri se predmet ali struktura upira deformaciji ali upogibanju kot odziv na uporabljeno silo. V kontekstu analiza vibracij, togost (pogosto označena s črko 'k') je ena od treh ključnih lastnosti, skupaj z maso (m) in dušenje (c), ki urejajo vibracijsko obnašanje katerega koli mehanskega sistema.

Komponenta z visoko togostjo se bo pri dani obremenitvi zelo malo upogibala, medtem ko se bo komponenta z nizko togostjo znatno upogibala. Na primer, debela, kratka jeklena palica ima visoko togost, medtem ko ima dolga, tanka gumijasta trakova zelo nizko togost.

2. Ključna vloga togosti pri vibracijah

Togost sistema je glavni dejavnik pri določanju njegove naravne frekvenceNaravna frekvenca je frekvenca, pri kateri bo sistem nihal, če ga motimo in mu nato dovolimo, da prosto vibrira. Razmerje je definirano z osnovno formulo:

Naravna frekvenca (ωn) ≈ √(k/m)

Kjer je 'k' togost in 'm' masa. Ta povezava kaže, da:

• Povečanje togosti bo povečanje naravna frekvenca.
• Zmanjšanje togosti bo zmanjšanje naravna frekvenca.
• Naraščajoča masa bo zmanjšanje naravna frekvenca.

3. Togost in resonanca

Ta povezava je izjemno pomembna zaradi pojava resonancaResonanca se pojavi, ko prisilna frekvenca (kot je hitrost teka stroja) se ujema z eno od naravnih frekvenc sistema. Ko se to zgodi, se amplituda vibracij močno poveča, kar pogosto vodi do prezgodnje obrabe in katastrofalne okvare.

Razumevanje togosti je zato bistvenega pomena za diagnosticiranje in reševanje resonančnih težav:

• Diagnoza težave: Če je stroj v resonanci, analitik ve, da je frekvenca sile preblizu naravni frekvenci.
• Zasnova rešitve: Da bi analitik odpravil težavo, mora spremeniti naravno frekvenco sistema. Ker je pogosto težko spremeniti maso stroja ali frekvenco sile (njegovo hitrost delovanja), je najpogostejša rešitev sprememba togosti. Z dodajanjem opornikov, vstavkov ali izboljšanjem temeljev stroja se poveča togost sistema. To zviša naravno frekvenco, jo odmakne od frekvence sile in odpravi resonanco. Funkcija frekvenčnega odziva (FRF) Meritev se uporablja za potrditev spremembe naravne frekvence.

4. Togost v diagnostiki strojev

Spremembe togosti so lahko tudi neposreden pokazatelj nastajajoče napake:

• Ohlapnost: Zrahljan pritrdilni vijak ali razpoka, ki se razvije v okvirju ali temelju stroja, predstavlja znatno izgubo lokalne togosti. To bo povzročilo povečanje amplitude vibracij stroja. V Spekter FFT, mehanska zrahljanost pogosto povzroči vrsto harmoniki (1X, 2X, 3X itd.) hitrosti teka.
• Mehka noga: Zaradi tega stanja, ko noga stroja ne leži ravno na svojem podstavku, nastane popačen in nelinearen profil togosti, kar lahko povzroči visoke vibracije in oteži poravnavo.
• Obraba ležajev: Z obrabo ležaja se poveča razdalja med kotalnimi elementi in obroči. To se lahko razume kot zmanjšanje celotne togosti rotorskega nosilnega sistema, kar lahko zniža kritične hitrosti rotorja.

← Nazaj na glavno kazalo