Vad är ramresonans? Maskinstrukturvibrationer • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är ramresonans? Maskinstrukturvibrationer • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är ramresonans? Vibrationer i maskinstrukturen

Publicerad av admin på

Förstå bildresonans

Definition: Vad är bildresonans?

Ramresonans är en specifik typ av strukturell resonans där maskinens egen struktur, hölje, hölje eller inkapsling vibrerar vid en av sina naturliga frekvenser som svar på excitation från de roterande komponenterna. Till skillnad från fundament- eller piedestalresonanser som involverar stödstrukturen, involverar ramresonans själva maskinens kropp – gjutjärns- eller stålkonstruktionen som omsluter de roterande elementen.

Ramresonans är vanligt i maskiner med stora, relativt lätta höljen såsom fläktar, pumpar och motorer. Det manifesterar sig vanligtvis som kraftigt buller, synliga vibrationer i kåpor eller paneler och höga vibration avläsningar på ramen som är oproportionerliga i förhållande till den faktiska rotorvibrationen.

Vanliga situationer med bildresonans

Motor- och generatorramar

  • Naturliga frekvenser: Vanligtvis 50–400 Hz beroende på storlek och konstruktion
  • Excitation: 1× (obalans), 2× nätfrekvens (120 Hz för 60 Hz-motorer), elektromagnetiska krafter
  • Symtom: Ramvibrationer mycket högre än lagervibrationer; hörbart surr eller surr
  • Stränghet: Kan vara 5–10 gånger högre vibrationer på ramen än på lagren

Fläkt- och fläkthus

  • Naturliga frekvenser: 20–200 Hz för typiska industrifläktar
  • Excitation: Bladpasseringsfrekvens (antal blad × varvtal)
  • Symtom: Höljets paneler vibrerar våldsamt; högt aerodynamiskt ljud
  • Karakteristisk: Kan endast inträffa vid specifika hastigheter eller flödesförhållanden

Pumphus

  • Naturliga frekvenser: 30–300 Hz beroende på höljesdesign
  • Excitation: Skovelpassagefrekvens, hydrauliska pulseringar
  • Symtom: Höljesvibrationer, buller, risk för utmattningssprickor
  • Hydraulisk koppling: Vätskefyllt hölje kan koppla rotor- och höljesvibrationer

Växellådshus

  • Kugghjulsnätfrekvensexcitation
  • Ramens naturliga frekvenser överlappar ofta med nätfrekvenser
  • Karaktäristiskt högt kugghjulsljud vid resonans

Vibrationssignatur och detektering

Karakteristiska symtom

  • Platsberoende: Vibrationer varierar dramatiskt över ramytan (10 gånger skillnader vanliga)
  • Lager kontra ram: Ramvibration >> lagervibration (kan vara 3–10×)
  • Frekvensspecifik: Endast vid resonansfrekvens; andra frekvenser normala
  • Hastighetskänslig: Svår i smalt hastighetsområde (±10-20% resonanshastighet)
  • Visuell rörelse: Ramrörelse ofta synlig för blotta ögat

Diagnostiska tester

Stöttest

  • Slå på ramen med gummiklubba eller instrumenterad hammare
  • Mät respons med accelerometer
  • Identifiera ramens naturliga frekvenser från toppar i frekvensgången
  • Jämför med driftsfrekvenser (1×, 2×, bladpassage etc.)

Roving Accelerometerundersökning

  • Mät vibrationer på många punkter över ramen under drift
  • Skapa vibrationskarta som visar höga och låga områden
  • Mönstret avslöjar modens form (böjning, vridning, panelböjning)
  • Identifierar antinoder (maximal rörelse) och noder (minimal rörelse)

Mätning av överföringsfunktion

  • Mät koherensen mellan lagervibrationer (ingång) och ramvibrationer (utgång)
  • Hög koherens vid specifik frekvens bekräftar resonans
  • Överföringsfunktionen visar förstärkningsfaktorn

Lösningar och begränsningar

Förstyvningsmodifieringar

Lägg till strukturella ribbor eller kil

  • Öka ramens böjstyvhet
  • Höjer naturliga frekvenser över excitationsområdet
  • Relativt ekonomiskt och effektivt
  • Kan eftermonteras på befintlig utrustning

Öka materialtjockleken

  • Förtjockning av ramväggar eller paneler
  • Ökar styvhet och frekvens avsevärt
  • Kan kräva designmodifieringar och nya gjutgods/tillverkningar

Strukturella förband och avstag

  • Anslut motsatta sidor av ramen för att förhindra böjning
  • Kryssavstag ökar vridstyvheten
  • Kan läggas till externt utan interna modifieringar

Massaddition

  • Lägre naturlig frekvens: Lägg till massa för att minska frekvensen under excitationsområdet
  • Strategisk placering: Lägg till massa vid antinodplatser för maximal effekt
  • Avstämd massa: Noggrant beräknad masstillägg för skiftspecifikt läge
  • Avvägning: Ökad vikt, kanske inte önskvärt för alla tillämpningar

Dämpningsbehandlingar

Begränsad lagerdämpning

  • Viskoelastiskt material inklämt mellan metalllager
  • Appliceras på stora plana ytor (paneler, skydd)
  • Minskar resonanstoppamplituden med 50-80%
  • Effektiv i området 20–500 Hz

Fri lagerdämpning

  • Dämpningsmaterial bundet direkt till vibrerande yta
  • Enklare än begränsat lager men mindre effektivt
  • Bra för applikationer med begränsad tillgänglighet

Operativa förändringar

  • Hastighetsändring: Arbeta med en hastighet där resonans inte uppstår
  • Minska tvång: Förbättra balans och anpassning för att minska excitationsamplituden
  • Processändringar: Ändra flöde, tryck eller belastning för att ändra excitationsfrekvenser

Förebyggande i design

Designprinciper

  • Tillräcklig styvhet: Designram med egenfrekvenser > 2× högsta excitationsfrekvens
  • Massdistribution: Undvik koncentrerade massor som skapar lågfrekventa lägen
  • Ribbning och förstärkning: Inkludera förstyvande funktioner från början
  • Modalanalys: FEA under design för att förutsäga och optimera naturliga frekvenser

Designverifiering

  • Prototyptestning med slaganalys
  • Mätning av driftsavböjningsform på första enheterna
  • Modifiera designen före produktion om resonanser upptäcks

Fallexempel

Situation: 75 hk motor driver centrifugalfläkt, för mycket buller och vibrationer

  • Symtom: Motorramvibrationer 12 mm/s; lagervibrationer endast 2,5 mm/s
  • Frekvens: 120 Hz (2× nätfrekvens för 60 Hz-motor)
  • Slagprov: Avslöjad ramens naturliga frekvens vid 118 Hz
  • Grundorsak: Ramresonans vid elektromagnetisk tvångsfrekvens
  • Lösning: Lade till fyra vinkeljärnsbommar som förbinder motorfötter med ändklockor
  • Resultat: Bildens naturliga frekvens skiftade till 165 Hz, vibrationen sjönk till 3,2 mm/s
  • Kosta: $200 i material jämfört med $8 000 för motorbyte

Ramresonans är ett vanligt men ofta feldiagnostiserat vibrationsproblem. Att känna igen de karakteristiska symtomen (hög ramvibration i förhållande till lagervibration, frekvensspecifik, platsberoende) och tillämpa lämpliga diagnostiska tekniker (slagprovning, ODS-analys) möjliggör riktade lösningar som dramatiskt kan minska vibrationer till en blygsam kostnad.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp