Разумевање резонанције оквира
Дефиниција: Шта је фрејм резонанција?
Резонанција оквира је специфична врста структурна резонанца где сопствени структурни оквир, кућиште, кућиште или ограда машине вибрира на једном од својих природне фреквенције као одговор на побуђивање од ротирајућих компоненти. За разлику од резонанција темеља или постоља које укључују носећу структуру, резонанција рама укључује само тело машине - конструкцију од ливеног гвожђа или челика која обухвата ротирајуће елементе.
Резонанција рама је уобичајена код машина са великим, релативно лаганим кућиштима као што су вентилатори, дуваљке, пумпе и мотори. Обично се манифестује као прекомерна бука, видљиве вибрације поклопаца или панела и висока вибрација очитавања на раму која су несразмерна стварним вибрацијама ротора.
Уобичајене ситуације резонанције оквира
Рамови мотора и генератора
- Природне фреквенције: Типично 50-400 Hz у зависности од величине и конструкције
- Узбуђење: 1× (неуравнотеженост), 2× фреквенција мреже (120 Hz за моторе од 60 Hz), електромагнетне силе
- Симптоми: Вибрације оквира су много веће од вибрација лежаја; чујно брујање или зујање
- Озбиљност: Може бити 5-10 пута већа вибрација на раму него на лежајевима
Кућишта вентилатора и дуваљке
- Природне фреквенције: 20-200 Hz за типичне индустријске вентилаторе
- Узбуђење: Учесталост проласка сечива (број лопатица × обртаји у минути)
- Симптоми: Плоче кућишта снажно вибрирају; гласна аеродинамична бука
- Карактеристика: Може се јавити само при одређеним брзинама или условима протока
Кућишта пумпи
- Природне фреквенције: 30-300 Hz у зависности од дизајна кућишта
- Узбуђење: Фреквенција проласка лопатице, хидрауличне пулсације
- Симптоми: Вибрације кућишта, бука, могућност пукотина услед замора
- Хидраулична спојница: Кућиште испуњено течношћу може повезати вибрације ротора и кућишта
Кућишта мењача
- Фреквенција побуђивања мреже зупчаника
- Природне фреквенције оквира се често преклапају са фреквенцијама мреже
- Карактеристично гласно зујање зупчаника када је резонантно
Вибрациони потпис и детекција
Карактеристични симптоми
- Зависно од локације: Вибрације се драматично разликују по површини рама (уобичајене разлике су 10 пута веће)
- Лежај наспрам рама: Вибрације рама >> вибрације лежаја (могу бити 3-10×)
- Специфично за фреквенцију: Само на резонантној фреквенцији; остале фреквенције су нормалне
- Осетљиво на брзину: Тешко у уском опсегу брзина (±10-20% резонантне брзине)
- Визуелни покрет: Кретање кадра је често видљиво голим оком
Дијагностички тестови
Тест удара (Bump)
- Ударите по раму гуменим чекићем или инструменталним чекићем
- Измерите одговор помоћу акцелерометар
- Идентификујте природне фреквенције оквира из врхова у фреквентном одзиву
- Упоредите са радним фреквенцијама (1×, 2×, пролазак сечива итд.)
Анкета о покретном акцелерометру
- Мерите вибрације на више тачака дуж рама током рада
- Направите мапу вибрација која приказује висока и ниска подручја
- Шаблон открива облик мода (савијање, увијање, савијање панела)
- Идентификује антиноде (максимално кретање) и чворове (минимално кретање)
Мерење преносне функције
- Мерење кохерентности између вибрација лежаја (улаз) и вибрација рама (излаз)
- Висока кохерентност на одређеној фреквенцији потврђује резонанцу
- Преносна функција показује фактор појачања
Решења и ублажавање
Модификације укрућивања
Додајте структурна ребра или уметке
- Повећајте крутост рама на савијање
- Подиже природне фреквенције изнад опсега побуђивања
- Релативно економичан и ефикасан
- Може се накнадно уградити у постојећу опрему
Повећајте дебљину материјала
- Задебљајте зидове или панеле оквира
- Значајно повећава крутост и фреквенцију
- Може захтевати модификацију дизајна и нове одливке/израде
Структурне везе и учвршћивање
- Спојите супротне стране оквира да бисте спречили савијање
- Укрштено учвршћивање повећава торзиону крутост
- Може се додати споља без унутрашњих модификација
Масовно сабирање
- Нижа природна фреквенција: Додајте масу да бисте смањили фреквенцију испод опсега побуђивања
- Стратешко позиционирање: Додајте масу на локацијама антинода за максималан ефекат
- Подешена маса: Пажљиво израчунато додавање масе у специфични режим промене
- Компромис: Повећана тежина, можда није пожељна за све примене
Третмани за пригушивање
Ограничено пригушивање слојева
- Вискоеластични материјал између металних слојева
- Наноси се на велике равне површине (панели, поклопци)
- Смањује амплитуду резонантног врха за 50-80%
- Ефикасан у опсегу од 20-500 Hz
Слободно пригушивање слоја
- Материјал за пригушивање директно везан за вибрирајућу површину
- Једноставније од ограниченог слоја, али мање ефикасно
- Добро за апликације са ограниченом приступачношћу
Оперативне промене
- Промена брзине: Радите брзином при којој се не јавља резонанција
- Смањите присиљавање: Побољшајте равнотежу, поравнање да бисте смањили амплитуду побуђења
- Промене процеса: Промените проток, притисак или оптерећење да бисте померили фреквенције побуђивања
Превенција у дизајну
Принципи дизајна
- Адекватна крутост: Пројектовати оквир са природним фреквенцијама > 2× највећа фреквенција побуде
- Масовна дистрибуција: Избегавајте концентроване масе које стварају нискофреквентне модове
- Ребрање и ојачање: Укључите елементе укрућивања од почетка
- Модална анализа: МКЕ током пројектовања ради предвиђања и оптимизације природних фреквенција
Верификација дизајна
- Тестирање прототипа са анализом утицаја
- Мерење облика радног отклона на првим јединицама
- Измените дизајн пре производње ако се пронађу резонанције
Пример случаја
Ситуација: Мотор од 75 КС покреће центрифугални вентилатор, прекомерна бука и вибрације
- Симптоми: Вибрације кућишта мотора 12 мм/с; вибрације лежаја само 2,5 мм/с
- Учесталост: 120 Hz (2× мрежна фреквенција за мотор од 60 Hz)
- Тест удара: Природна фреквенција откривеног кадра на 118 Hz
- Основни узрок: Оквир резонује на фреквенцији електромагнетног присиљавања
- Решење: Додата су четири угаона гвоздена уметка која повезују ноге мотора са крајњим звонима
- Резултат: Природна фреквенција оквира померена на 165 Hz, вибрације смањене на 3,2 mm/s
- Цена: $200 у материјалима наспрам $8.000 за замену мотора
Резонанција рама је чест, али често погрешно дијагностикован проблем са вибрацијама. Препознавање карактеристичних симптома (високе вибрације рама у односу на вибрације лежаја, специфичне за фреквенцију, зависне од локације) и примена одговарајућих дијагностичких техника (тестирање удара, ODS анализа) омогућава циљана решења која могу драматично смањити вибрације уз скромне трошкове.
Categories:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 