ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรโซแนนซ์ในระบบกลไก

คำจำกัดความ: Resonance คืออะไร?

เสียงก้อง เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นเมื่อระบบถูกกระทำด้วยแรงเป็นระยะๆ ที่ความถี่ที่ตรงกับแรงของระบบเอง ความถี่ธรรมชาติเมื่อการจับคู่ความถี่นี้เกิดขึ้น ระบบจะเริ่มสั่นสะเทือนด้วยแอมพลิจูดที่สูงมาก พลังงานจากแรงอินพุตจะถูกถ่ายโอนไปยังระบบอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ปัจจัยเดียวที่จำกัดแอมพลิจูดที่จุดเรโซแนนซ์คือ การลดแรงสั่นสะเทือน.

ความเชื่อมโยงระหว่างความถี่ธรรมชาติและการสั่นพ้อง

เพื่อทำความเข้าใจการสั่นพ้อง คุณต้องเข้าใจความถี่ธรรมชาติเสียก่อน วัตถุทางกายภาพทุกชนิดมีชุดความถี่ธรรมชาติที่จะสั่นสะเทือนหากถูกรบกวน ซึ่งกำหนดโดยมวลและความแข็งของวัตถุ การสั่นพ้องคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณ "ผลัก" วัตถุอย่างต่อเนื่องในอัตราเดียวกับความถี่ธรรมชาติของมัน

การเปรียบเทียบแบบคลาสสิกคือการเข็นเด็กไปบนชิงช้า:

• ชิงช้าที่มีเด็กอยู่ด้วยจะมีความถี่ธรรมชาติที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับความยาวของเชือก (ความแข็ง) และมวลของเด็ก
• หากคุณผลักวงสวิงเพียงครั้งเดียว วงสวิงจะสั่นตามความถี่ธรรมชาติ และในที่สุดก็หยุดลงเนื่องจากแรงหน่วง (แรงต้านอากาศและแรงเสียดทาน)
• หากคุณกำหนดเวลาการผลักให้ตรงกับความถี่ธรรมชาติของวงสวิงอย่างสมบูรณ์แบบ การผลักแต่ละครั้งจะเพิ่มพลังงานให้กับระบบ และวงสวิงก็จะสูงขึ้นเรื่อยๆ นี่คือการสั่นพ้อง
• หากคุณกดที่ความถี่ที่ไม่ถูกต้อง (เร็วเกินไปหรือช้าเกินไป) การกดของคุณจะไม่ซิงค์กับการเคลื่อนที่ของวงสวิง และคุณจะไม่สามารถสร้างแอมพลิจูดขนาดใหญ่ได้

เหตุใดการสั่นพ้องจึงเป็นปัญหาในเครื่องจักร?

ในเครื่องจักรที่มีการหมุน การสั่นพ้องเป็นสภาวะที่ทำลายล้างและเป็นอันตรายอย่างยิ่ง “แรงผลัก” เกิดจากแรงใดๆ ที่เกิดขึ้นเป็นระยะๆ จากการทำงานของเครื่องจักร เช่น แรงไม่สมดุล แรงที่ผิดแนว หรือแรงที่ใบพัดผ่าน หากความถี่ของแรงใดแรงหนึ่งสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของโรเตอร์ ฐานราก โครงสร้างรองรับ หรือท่อที่ติดอยู่กับเครื่องจักร ผลที่ตามมาอาจรุนแรง:

• ระดับการสั่นสะเทือนที่รุนแรง: สามารถขยายแอมพลิจูดได้ 10, 50 หรือแม้กระทั่งหลายร้อยเท่า ขึ้นอยู่กับปริมาณการหน่วง
• ความเครียดแบบไดนามิกสูง: การเบี่ยงเบนที่มากทำให้เกิดความเครียดมหาศาลต่อส่วนประกอบต่างๆ ส่งผลให้เกิดความเมื่อยล้าอย่างรวดเร็ว
• ความล้มเหลวอันร้ายแรง: การสั่นพ้องสามารถนำไปสู่เพลาแตกร้าว ตลับลูกปืนเสียหาย รอยเชื่อมหัก และโครงสร้างล้มเหลวโดยสิ้นเชิงภายในเวลาอันสั้น
• เสียงดังเกินไป: ระดับการสั่นสะเทือนที่สูงจะแผ่ออกมาเป็นเสียงที่ดังและมักเป็นเสียงโทนเดียวกัน

อาการและการระบุอาการเรโซแนนซ์

อาการเรโซแนนซ์มีอาการที่แตกต่างกันมากซึ่งช่วยในการวินิจฉัย:

• การสั่นสะเทือนแบบทิศทางสูง: โดยทั่วไป การสั่นสะเทือนจะสูงกว่ามากในทิศทางหนึ่ง (เช่น แนวนอน) มากกว่าทิศทางอื่น
• จุดสูงสุดที่คมชัดในการสั่นสะเทือนเทียบกับความเร็ว: การสั่นสะเทือนจะสูงเฉพาะในช่วงความเร็วที่แคบมากเท่านั้น เมื่อเครื่องเพิ่มความเร็วหรือลดความเร็วลงหลังจากจุดนี้ การสั่นสะเทือนจะลดลงอย่างมาก
• การเลื่อนเฟส 180 องศา: เมื่อความเร็วของเครื่องจักรผ่านความถี่เรโซแนนซ์ เฟสของการสั่นสะเทือนจะเปลี่ยนไป 180 องศา นี่คือการยืนยันการเรโซแนนซ์อย่างชัดเจน
• ยากที่จะสมดุล: การพยายามปรับสมดุลโรเตอร์ที่ทำงานบนคลื่นเรโซแนนซ์มักจะไม่ได้ผลหรืออาจทำให้ปัญหาแย่ลง ตุ้มถ่วงสมดุลอาจมีขนาดใหญ่หรือเล็กผิดปกติ และการสั่นสะเทือนอาจเคลื่อนไปยังตำแหน่งอื่น

ได้รับการยืนยันการสั่นพ้องโดยการทดลองโดยใช้ การทดสอบแรงกระแทก (หรือการกระแทก) เพื่อระบุความถี่ธรรมชาติของโครงสร้างหรือโดยการดำเนินการ การทดสอบวิ่งขึ้น/วิ่งลง เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดและเฟสขณะที่เครื่องจักรเคลื่อนผ่านบริเวณที่สงสัยว่าเกิดการสั่นพ้อง

วิธีแก้ปัญหาการสั่นพ้อง

เนื่องจากการสั่นพ้องเป็นปัญหาการจับคู่ความถี่ วิธีแก้ปัญหาจึงเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนความถี่ของ "ตัวผลัก" หรือ "ตัวผลัก" เสมอ:

1. เปลี่ยนความถี่การบังคับ: โดยปกติแล้วหมายถึงการเปลี่ยนความเร็วการทำงานของเครื่องจักร นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดหากทำได้
2. เปลี่ยนความถี่ธรรมชาติ: นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด
   • To เพิ่มขึ้น ความถี่ธรรมชาติคุณต้อง เพิ่มความแข็ง ของส่วนประกอบเรโซแนนซ์ (เช่น โดยการเพิ่มเหล็กยึดหรือเสริม)
   • To ลด ความถี่ธรรมชาติ คุณสามารถเลือกได้ ลดความแข็ง หรือ เพิ่มมวล ไปยังส่วนประกอบ
3. เพิ่มการหน่วง: ในบางกรณีที่ไม่สามารถเปลี่ยนความถี่ได้ การเพิ่มการหน่วง (เช่น ด้วยวัสดุหนืดหยุ่นหรือตัวหน่วงเฉพาะทาง) สามารถลดแอมพลิจูดของจุดสูงสุดของเสียงเรโซแนนซ์ให้เหลือระดับที่ยอมรับได้

← กลับสู่ดัชนีหลัก