ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเฟรมเรโซแนนซ์

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,353.83

อะไหล่

Vibration sensor

$107.26

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$147.78

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,107.90

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.82

อะไหล่

Reflective tape

$11.92

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,067.80

คำจำกัดความ: Frame Resonance คืออะไร?

การสั่นพ้องของเฟรม เป็นประเภทเฉพาะของ การสั่นพ้องเชิงโครงสร้าง โดยที่โครงสร้างตัวเครื่อง ตัวเครื่อง ตัวเรือน หรือตัวปิดเครื่องสั่นสะเทือนที่จุดใดจุดหนึ่ง ความถี่ธรรมชาติ เพื่อตอบสนองต่อการกระตุ้นจากส่วนประกอบที่หมุน ต่างจากเสียงสะท้อนจากฐานรากหรือฐานรองรับซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้างรองรับ เสียงสะท้อนจากโครงเครื่องจะเกี่ยวข้องกับตัวเครื่องจักรเอง ซึ่งก็คือโครงสร้างเหล็กหล่อหรือเหล็กกล้าที่หุ้มส่วนประกอบที่หมุนอยู่.

การสั่นพ้องของเฟรมมักพบในเครื่องจักรที่มีตัวเรือนขนาดใหญ่และน้ำหนักเบา เช่น พัดลม โบลเวอร์ ปั๊ม และมอเตอร์ โดยทั่วไปจะทำให้เกิดเสียงดังมากเกินไป การสั่นสะเทือนที่มองเห็นได้ของฝาครอบหรือแผง และ การสั่นสะเทือน การอ่านค่าบนเฟรมที่ไม่สมดุลกับการสั่นสะเทือนของโรเตอร์จริง.

สถานการณ์เรโซแนนซ์เฟรมทั่วไป

โครงมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

• ความถี่ธรรมชาติ: โดยทั่วไป 50-400 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับขนาดและการก่อสร้าง
• การกระตุ้น: 1× (ไม่สมดุล), 2× ความถี่สาย (120 Hz สำหรับมอเตอร์ 60 Hz), แรงแม่เหล็กไฟฟ้า
• อาการ: การสั่นสะเทือนของเฟรมสูงกว่าการสั่นสะเทือนของลูกปืนมาก มีเสียงฮัมหรือเสียงหึ่งๆ ที่ได้ยิน
• ความรุนแรง: อาจมีการสั่นสะเทือนที่เฟรมสูงกว่าที่ลูกปืน 5-10 เท่า

ตัวเรือนพัดลมและโบลเวอร์

• ความถี่ธรรมชาติ: 20-200 เฮิรตซ์ สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมทั่วไป
• การกระตุ้น: ความถี่ในการส่งผ่านใบมีด (จำนวนใบพัด × รอบต่อนาที)
• อาการ: แผงที่อยู่อาศัยสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง เสียงดังทางอากาศพลศาสตร์
• ลักษณะเด่น: อาจเกิดขึ้นได้เฉพาะที่ความเร็วหรือสภาวะการไหลที่กำหนดเท่านั้น

ปลอกหุ้มปั๊ม

• ความถี่ธรรมชาติ: 30-300 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวเรือน
• การกระตุ้น: ความถี่ผ่านของใบพัด, การเต้นของไฮดรอลิก
• อาการ: การสั่นสะเทือนของปลอกหุ้ม เสียง โอกาสเกิดรอยแตกร้าวจากความล้า
• ข้อต่อไฮดรอลิก: ปลอกบรรจุของเหลวสามารถจับคู่โรเตอร์และการสั่นสะเทือนของปลอกได้

ตัวเรือนกระปุกเกียร์

• การกระตุ้นความถี่ของตาข่ายเกียร์
• ความถี่ธรรมชาติของเฟรมมักจะทับซ้อนกับความถี่ตาข่าย
• เกียร์เสียงดังลักษณะพิเศษจะหวีดเมื่อเกิดเสียงก้อง

ลายเซ็นและการตรวจจับการสั่นสะเทือน

อาการลักษณะเฉพาะ

• ขึ้นอยู่กับสถานที่: การสั่นสะเทือนจะแตกต่างกันอย่างมากบนพื้นผิวเฟรม (ความแตกต่างทั่วไป 10 เท่า)
• ตลับลูกปืน vs. เฟรม: การสั่นของเฟรม >> การสั่นของลูกปืน (อาจ 3-10 เท่า)
• ความถี่เฉพาะ: เฉพาะที่ความถี่เรโซแนนซ์เท่านั้น ความถี่อื่นปกติ
• ความไวต่อความเร็ว: รุนแรงในช่วงความเร็วแคบ (±10-20% ของความเร็วเรโซแนนซ์)
• การเคลื่อนไหวภาพ: การเคลื่อนไหวของเฟรมมักมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

การทดสอบวินิจฉัย

การทดสอบแรงกระแทก

• โครงตีพร้อมค้อนยางหรือค้อนที่มีเครื่องมือ
• วัดผลการตอบสนองด้วย เครื่องวัดความเร่ง
• ระบุความถี่ธรรมชาติของเฟรมจากจุดสูงสุดในการตอบสนองความถี่
• เปรียบเทียบกับความถี่ในการทำงาน (1×, 2×, ใบพัดผ่าน ฯลฯ)

การสำรวจเครื่องวัดความเร่งเคลื่อนที่

• วัดการสั่นสะเทือนที่จุดต่างๆ ทั่วเฟรมขณะใช้งาน
• สร้างแผนที่การสั่นสะเทือนที่แสดงพื้นที่สูงและต่ำ
• รูปแบบแสดงรูปร่างโหมด (การดัด การบิด การโค้งงอของแผง)
• ระบุโหนดต่อต้าน (การเคลื่อนที่สูงสุด) และโหนด (การเคลื่อนที่น้อยที่สุด)

การวัดฟังก์ชันการถ่ายโอน

• วัดความสอดคล้องระหว่างการสั่นสะเทือนของตลับลูกปืน (อินพุต) และการสั่นสะเทือนของเฟรม (เอาต์พุต)
• ความสอดคล้องสูงที่ความถี่เฉพาะยืนยันการสั่นพ้อง
• ฟังก์ชันถ่ายโอนแสดงปัจจัยการขยาย

แนวทางแก้ไขและการบรรเทาผลกระทบ

การปรับเปลี่ยนความแข็ง

เพิ่มซี่โครงโครงสร้างหรือเสริม

• เพิ่มความแข็งแกร่งในการดัดเฟรม
• เพิ่มความถี่ธรรมชาติให้สูงกว่าช่วงการกระตุ้น
• ค่อนข้างประหยัดและมีประสิทธิภาพ
• สามารถติดตั้งเพิ่มเติมกับอุปกรณ์ที่มีอยู่ได้

เพิ่มความหนาของวัสดุ

• หนาผนังกรอบหรือแผง
• เพิ่มความแข็งและความถี่อย่างมีนัยสำคัญ
• อาจต้องมีการปรับเปลี่ยนการออกแบบและการหล่อ/การผลิตใหม่

การยึดโครงสร้างและการเสริมแรง

• เชื่อมต่อด้านตรงข้ามของเฟรมเพื่อป้องกันการงอ
• การเสริมแรงแบบไขว้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการบิด
• สามารถเพิ่มจากภายนอกได้โดยไม่ต้องดัดแปลงภายใน

การบวกมวล

• ความถี่ธรรมชาติที่ต่ำกว่า: เพิ่มมวลเพื่อลดความถี่ให้ต่ำกว่าช่วงการกระตุ้น
• การวางตำแหน่งเชิงกลยุทธ์: เพิ่มมวลที่ตำแหน่งแอนติโนดเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
• มวลที่ปรับแล้ว: การคำนวณมวลเพิ่มอย่างระมัดระวังเพื่อเปลี่ยนโหมดเฉพาะ
• การแลกเปลี่ยน: น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นอาจไม่เหมาะกับการใช้งานทุกประเภท

การบำบัดแบบลดแรงสั่นสะเทือน

การหน่วงชั้นที่จำกัด

• วัสดุหนืดหยุ่นอยู่ระหว่างชั้นโลหะ
• ใช้กับพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ (แผง, ฝาครอบ)
• ลดแอมพลิจูดพีคเรโซแนนซ์ลง 50-80%
• มีประสิทธิภาพในช่วง 20-500 เฮิรตซ์

การหน่วงชั้นฟรี

• วัสดุลดแรงสั่นสะเทือนติดโดยตรงกับพื้นผิวสั่นสะเทือน
• ง่ายกว่าชั้นจำกัดแต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า
• เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีข้อจำกัดในการเข้าถึง

การเปลี่ยนแปลงการดำเนินงาน

• การเปลี่ยนแปลงความเร็ว: ใช้งานด้วยความเร็วที่ไม่เกิดการสั่นพ้อง
• ลดการบังคับ: ปรับปรุงสมดุล การจัดตำแหน่งเพื่อลดแอมพลิจูดของการกระตุ้น
• การเปลี่ยนแปลงกระบวนการ: เปลี่ยนแปลงการไหล ความดัน หรือโหลดเพื่อเปลี่ยนความถี่การกระตุ้น

การป้องกันในการออกแบบ

หลักการออกแบบ

• ความแข็งที่เหมาะสม: กรอบการออกแบบที่มีความถี่ธรรมชาติ > 2× ความถี่การกระตุ้นสูงสุด
• การกระจายมวล: หลีกเลี่ยงมวลรวมที่ทำให้เกิดโหมดความถี่ต่ำ
• การเสริมซี่โครงและการเสริมแรง: รวมคุณสมบัติการเสริมความแข็งแกร่งตั้งแต่เริ่มต้น
• การวิเคราะห์โหมด: FEA ในระหว่างการออกแบบเพื่อคาดการณ์และเพิ่มประสิทธิภาพความถี่ธรรมชาติ

การตรวจสอบการออกแบบ

• การทดสอบต้นแบบพร้อมการวิเคราะห์ผลกระทบ
• การวัดรูปร่างการเบี่ยงเบนการใช้งานในหน่วยแรก
• แก้ไขการออกแบบก่อนการผลิตหากพบการสั่นพ้อง

ตัวอย่างกรณีศึกษา

สถานการณ์: มอเตอร์ 75 แรงม้า ขับเคลื่อนพัดลมแบบแรงเหวี่ยง เสียงดังและสั่นสะเทือนมากเกินไป

• อาการ: การสั่นสะเทือนของโครงมอเตอร์ 12 มม./วินาที การสั่นสะเทือนของตลับลูกปืนเพียง 2.5 มม./วินาที
• ความถี่: 120 Hz (ความถี่สาย 2× สำหรับมอเตอร์ 60 Hz)
• การทดสอบแรงกระแทก: เปิดเผยความถี่ธรรมชาติของเฟรมที่ 118 เฮิรตซ์
• สาเหตุหลัก: เฟรมเรโซแนนซ์ที่ความถี่บังคับแม่เหล็กไฟฟ้า
• สารละลาย: เพิ่มเหล็กฉากสี่อันเชื่อมขามอเตอร์กับกระดิ่งปลาย
• ผลลัพธ์: ความถี่ธรรมชาติของเฟรมเปลี่ยนไปที่ 165 เฮิรตซ์ การสั่นสะเทือนลดลงเหลือ 3.2 มม./วินาที
• ค่าใช้จ่าย: $200 ในด้านวัสดุเทียบกับ $8,000 สำหรับการเปลี่ยนมอเตอร์

การสั่นพ้องของเฟรมเป็นปัญหาการสั่นสะเทือนที่พบบ่อยแต่มักได้รับการวินิจฉัยผิดพลาด การรับรู้ถึงอาการเฉพาะ (การสั่นสะเทือนของเฟรมสูงเมื่อเทียบกับการสั่นสะเทือนของแบริ่ง ความถี่เฉพาะ และตำแหน่ง) และการประยุกต์ใช้เทคนิคการวินิจฉัยที่เหมาะสม (การทดสอบแรงกระแทก การวิเคราะห์ ODS) ช่วยให้สามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างตรงจุดและสามารถลดการสั่นสะเทือนได้อย่างมากในต้นทุนที่ต่ำ.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก