Шта је структурна резонанција? Вибрације система подршке • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је структурна резонанција? Вибрације система подршке • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је структурна резонанција? Вибрације система подршке

Објавио admin на

Разумевање структурне резонанције

Дефиниција: Шта је структурна резонанца?

Структурна резонанца је стање у којем се вибрација фреквенција од ротирајућих машина (као што је 1× брзина рада, 2× од неусклађеност, или фреквенција проласка лопатице) подудара се са природна фреквенција неротирајуће носеће структуре — укључујући оквир машине, основну плочу, постоља, темеља или чак оближњих структура. Када дође до овог усклађивања фреквенција, резонанција појачава структурне вибрације до нивоа који далеко превазилазе оно што саме ротирајуће компоненте доживљавају.

Структурна резонанција је посебно проблематична јер може учинити да добро избалансирана, правилно поравната машина изгледа као да има озбиљне проблеме са вибрацијама. Висока вибрација је у структури, што не указује нужно на проблеме са ротором, али структурно кретање може повратно утицати на понашање ротора и временом изазвати стварна механичка оштећења.

Како настаје структурна резонанција

Резонантни механизам

  1. Извор побуђивања: Ротационе машине генеришу периодичне силе (од неравнотежа, неусклађеност, итд.)
  2. Пренос силе: Ове силе се преносе кроз лежајеве на носећу конструкцију
  3. Подударање фреквенција: Ако је фреквенција побуде ≈ структурна природна фреквенција
  4. Акумулација енергије: Структура апсорбује енергију током више циклуса
  5. Појачање: Амплитуда вибрација се повећава, ограничена само структурним факторима пригушење
  6. Примећени ефекат: Структура вибрира 5-50 пута већом амплитудом него што би улазна сила нормално произвела

Типични фреквентни опсези

  • Режими темеља: Обично 5-30 Hz за типичне индустријске темеље
  • Режими основне плоче: 20-100 Hz у зависности од величине и конструкције
  • Режими постоља: 30-200 Hz за типичне носаче лежајева
  • Режими оквира/поклопца: 50-500 Hz за лимене панеле и поклопце

Уобичајени сценарији резонанције

1X Резонанција брзине трчања

  • Пример: Машина ради на 1800 обртаја у минути (30 Hz), основна природна фреквенција на 28-32 Hz
  • Симптом: Веома високе вибрације упркос доброј равнотежи
  • Ефекат: Чак и мала преостала неравнотежа ствара велико структурно кретање
  • Решење: Промените крутост темеља, додајте пригушење или промените брзину рада

2X резонанција (фреквенција неусклађености)

  • Неусклађеност генерише 2× фреквентно побуђивање
  • Ако 2× одговара структурном моду, долази до појачавања
  • Високе вибрације могу бити погрешно дијагностиковане као озбиљно неусклађење
  • Побољшање поравнања помаже, али не елиминише резонанцу

Резонанција фреквенције проласка лопатице/крилца

  • Вентилатори, пумпе, турбине генеришу фреквенцију проласка лопатица (N × RPM, где је N = број лопатица)
  • Често у опсегу од 50-500 Hz
  • Може побудити структурне модове у овом фреквентном опсегу
  • Високофреквентно звецкање или зујање

Дијагностичка идентификација

Симптоми структурне резонанције

  • Несразмерне вибрације: Вибрације структуре су много веће од вибрација лежајева
  • Уски опсег брзина: Јаке вибрације само при одређеној брзини (±5-10%)
  • Зависност од усмеравања: Јако у једном смеру, минимално у нормалном смеру (облик подударања мода)
  • Зависност од локације: Вибрације се значајно разликују по површини структуре (антиноди наспрам чворова)
  • Минимални ефекат лежаја: Лежајеви и ротор могу показивати прихватљиве вибрације док је структура тешка

Дијагностички тестови

1. Тестирање удара (тест на удар)

  • Ударите структуру чекићем, измерите одзив
  • Идентификује све структурне природне фреквенције
  • Упоредите са радним фреквенцијама машине
  • Најдефинитивнији тест за структурну резонанцу

2. Поређење локација мерења

  • Измерите вибрације на кућишту лежаја (близу извора)
  • Мерење на подножју постоља, подножној плочи, темељу
  • Ако структурне вибрације >> вибрације лежаја, то указује на структурну резонанцу
  • Преносљивост > 2-3 указује на резонантно појачање

3. Облик оперативног отклона (ODS)

  • Мерење вибрација на више тачака на структури истовремено
  • Направите анимирану визуелизацију структурног кретања
  • Открива који је структурни режим активан
  • Идентификује чворове и античворове

Решења и ублажавање

Раздвајање фреквенција

Промена брзине рада

  • Ако је опрема са променљивом брзином, радите даље од резонанције
  • Промените величине ременице мотора да бисте подесили брзину
  • Користите VFD за избор нерезонантне брзине
  • Можда није практично ако брзина одређена захтевима процеса

Измени структурну природну фреквенцију

  • Додај масу: Снижава природну фреквенцију (f ∝ 1/√m)
  • Додајте крутост: Повећава природну фреквенцију (f ∝ √k)
  • Уклоните материјал: У неким случајевима, смањење масе може померити резонанцу
  • Структурна модификација: Додајте учвршћиваче, уметке или арматуру

Додавање пригушења

Ограничено пригушивање слојева

  • Вискоеластични материјал за пригушивање везан за структуру
  • Ефикасно за лимене панеле и оквире
  • Смањује амплитуду резонантног врха
  • Комерцијално доступни третмани за пригушивање

Подешени масени амортизери

  • Додати секундарни систем масе и опруге подешен на проблематичну фреквенцију
  • Апсорбује енергију, смањује вибрације главне структуре
  • Ефикасно, али захтева пажљив дизајн и подешавање

Структурни материјали за пригушивање

  • Гумене подлоге или изолатори на стратешким локацијама
  • Пригушавајућа средства нанесена на површине
  • Пригушивачи трења на зглобовима

Изолација

  • Инсталирајте изолаторе вибрација између машине и темеља
  • Одваја вибрације машине од структуре
  • Ефективно ако је природна фреквенција изолатора < 0,5× фреквенција побуде
  • Захтева пажљиво пројектовање како би се избегло стварање нових проблема са резонанцом

Смањите узбуђење

  • Побољшај квалитет равнотеже да се смањи 1× побуђивање
  • Прецизно поравнање за смањење 2× побуђивања
  • Решите механичке проблеме смањењем амплитуде присиљавања
  • Смањује симптоме, али не елиминише резонантни потенцијал

Превенција у дизајну

Критеријуми за пројектовање темеља

  • Природна фреквенција темеља > 2× максимална радна фреквенција (избегавати резонанцу изнад)
  • Или < 0,5× минимална радна фреквенција (изоловани темељ)
  • Избегавајте опсег од 0,5-2,0 где је вероватна резонанција
  • Укључите динамичку анализу у фазу пројектовања

Структурни дизајн

  • Дизајн за адекватну крутост у односу на фреквенције присиљавања
  • Избегавајте благо оптерећене структуре склоне резонанцији
  • Користите ребра и уметке да бисте повећали фреквенцију
  • Размотрите додавање инхерентног пригушења (композитни материјали, спојеви са трењем)

Структурна резонанција може трансформисати мање изворе вибрација у велике проблеме кроз ефекте појачавања. Идентификација структурних резонанција путем испитивања удара и оперативних мерења, у комбинацији са одговарајућим стратегијама ублажавања, је неопходна за постизање прихватљивих нивоа вибрација у инсталацијама где структурна динамика значајно утиче на укупно понашање вибрација машине.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp