ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความแข็ง

1. คำจำกัดความ: ความแข็งคืออะไร?

ความแข็ง เป็นคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานที่อธิบายถึงระดับที่วัตถุหรือโครงสร้างต้านทานการเสียรูปหรือการโก่งตัวเมื่อได้รับแรงกระทำ ในบริบทของ vibration analysisความแข็ง (มักแสดงด้วยตัวอักษร 'k') เป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักสามประการ ร่วมกับมวล (m) และ การลดแรงสั่นสะเทือน (c) ที่ควบคุมพฤติกรรมการสั่นสะเทือนของระบบกลไกใดๆ

ส่วนประกอบที่มีความแข็งสูงจะเกิดการโก่งตัวน้อยมากภายใต้แรงกระทำที่กำหนด ในขณะที่ส่วนประกอบที่มีความแข็งต่ำจะเกิดการโก่งตัวอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แท่งเหล็กหนาและสั้นจะมีความแข็งสูง ในขณะที่แถบยางยาวและบางจะมีความแข็งต่ำมาก

2. บทบาทสำคัญของความแข็งในการสั่นสะเทือน

ความแข็งของระบบเป็นปัจจัยหลักในการกำหนด ความถี่ธรรมชาติความถี่ธรรมชาติคือความถี่ที่ระบบจะสั่นเมื่อถูกรบกวนและปล่อยให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างอิสระ ความสัมพันธ์นี้นิยามโดยสูตรพื้นฐาน:

ความถี่ธรรมชาติ (ωn) ≈ √(k / m)

โดยที่ 'k' คือความแข็ง และ 'm' คือมวล ความสัมพันธ์นี้แสดงให้เห็นว่า:

• เพิ่มความแข็ง จะ เพิ่มขึ้น ความถี่ธรรมชาติ
• การลดความแข็ง จะ ลด ความถี่ธรรมชาติ
• การเพิ่มมวล จะ ลด ความถี่ธรรมชาติ

3. ความแข็งและการสั่นพ้อง

ความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากปรากฏการณ์ของ เสียงก้อง. การสั่นพ้องเกิดขึ้นเมื่อความถี่บังคับ (เช่น ความเร็วในการวิ่ง ของเครื่องจักร) ตรงกับความถี่ธรรมชาติของระบบ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งมักนำไปสู่การสึกหรอก่อนเวลาอันควรและความล้มเหลวอย่างร้ายแรง

การทำความเข้าใจความแข็งจึงมีความจำเป็นต่อการวินิจฉัยและแก้ไขปัญหาการสั่นพ้อง:

• การวินิจฉัยปัญหา: หากเครื่องจักรอยู่ในภาวะเรโซแนนซ์ นักวิเคราะห์จะทราบว่าความถี่ของแรงบังคับนั้นใกล้เคียงกับความถี่ธรรมชาติมากเกินไป
• การออกแบบโซลูชัน: เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิเคราะห์จำเป็นต้องเปลี่ยนความถี่ธรรมชาติของระบบ เนื่องจากมักเป็นเรื่องยากที่จะเปลี่ยนมวลของเครื่องจักรหรือความถี่แรง (ความเร็วในการทำงาน) วิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคือการเปลี่ยนความแข็ง การเพิ่มเหล็กค้ำยัน เสริมคาน หรือปรับปรุงฐานรากของเครื่องจักรจะช่วยเพิ่มความแข็งของระบบ วิธีนี้จะเพิ่มความถี่ธรรมชาติให้สูงขึ้น ย้ายความถี่ธรรมชาติออกจากความถี่แรง และขจัดภาวะเรโซแนนซ์ ฟังก์ชันตอบสนองความถี่ (FRF) การวัดใช้เพื่อยืนยันการเปลี่ยนแปลงของความถี่ธรรมชาติ

4. ความแข็งในการวินิจฉัยเครื่องจักร

การเปลี่ยนแปลงความแข็งยังสามารถเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงของความผิดปกติที่กำลังพัฒนาได้:

• ความหลวม: สลักเกลียวยึดหลวมหรือมีรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นในโครงหรือฐานของเครื่องจักร แสดงถึงการสูญเสียความแข็งแรงของเครื่องจักรอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะส่งผลให้แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรเพิ่มขึ้น ใน FFT spectrumความคลายตัวทางกลมักจะสร้างชุดของ ฮาร์โมนิกส์ (1X, 2X, 3X ฯลฯ) ของความเร็วในการทำงาน
• เท้านุ่ม: สภาวะดังกล่าวนี้ ซึ่งฐานของเครื่องจักรไม่วางราบกับฐาน ทำให้เกิดความแข็งที่ผิดรูปและไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนสูงและทำให้การจัดตำแหน่งทำได้ยาก
• การสึกหรอของตลับลูกปืน: เมื่อตลับลูกปืนสึกหรอ ระยะห่างระหว่างลูกกลิ้งและรางจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจมองได้ว่าความแข็งโดยรวมของระบบรองรับโรเตอร์ลดลง ซึ่งอาจทำให้ความเร็ววิกฤตของโรเตอร์ลดลง

← กลับสู่ดัชนีหลัก