ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเอง

1. คำจำกัดความ: การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเองคืออะไร?

การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเอง (หรือที่เรียกว่าการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นเองหรือการสั่นสะเทือนที่ไม่เสถียร) เป็นการสั่นสะเทือนประเภทหนึ่งที่อันตรายอย่างยิ่ง โดยการเคลื่อนที่ของระบบจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงต่างๆ ซึ่งจะคอยรักษาหรือขยายการเคลื่อนที่นั้น สิ่งนี้จะสร้างวงจรป้อนกลับที่การสั่นสะเทือนสามารถขยายแอมพลิจูดได้ บางครั้งอาจถึงระดับหายนะ โดยไม่มีการเพิ่มความถี่แรงบังคับภายนอกใดๆ ตามมา

นี่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการสั่นสะเทือนแบบบังคับ เช่น ความไม่สมดุล หรือ การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องโดยที่การสั่นสะเทือนเป็นการตอบสนองโดยตรงจากอินพุตเฉพาะคาบ (ความถี่แรงบังคับ) ในระบบที่มีการกระตุ้นตนเอง การสั่นสะเทือนจะสร้างแรงขับเคลื่อนของตัวเอง

2. กลไกวงจรป้อนกลับ

กลไกของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเองสามารถสรุปได้ดังนี้:

1. ระบบ (เช่น โรเตอร์ในตลับลูกปืน) กำลังเคลื่อนที่
2. การรบกวนเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดขึ้นโดยสุ่มจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวเล็กน้อยหรือการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
3. การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่นี้จะทำให้แรงที่กระทำต่อระบบเปลี่ยนแปลงไป (เช่น แรงดันของไหลในตลับลูกปืนหรือแรงตัดของเครื่องมือ)
4. สิ่งสำคัญคือ แรงที่เปลี่ยนแปลงนี้จะทำหน้าที่ในลักษณะที่ *เพิ่มพลังงาน* ให้กับระบบ และผลักส่วนประกอบให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่มันเคยเคลื่อนที่อยู่มากขึ้น
5. การเคลื่อนไหวที่เพิ่มขึ้นนี้จะสร้างแรงที่ใหญ่ยิ่งขึ้น ซึ่งเพิ่มพลังงานมากขึ้น และเป็นเช่นนี้ต่อไป

วงจรป้อนกลับนี้ทำให้การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นจนกระทั่งถูกจำกัดด้วยความไม่เป็นเชิงเส้นในระบบ (เช่น การหยุดกะทันหัน) หรืออาจนำไปสู่ความล้มเหลว

3. ตัวอย่างทั่วไปของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเอง

ปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีหลายประการในการวินิจฉัยเครื่องจักรเป็นตัวอย่างคลาสสิกของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเอง:

• น้ำมันวนและน้ำมันวิป: ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องจักรแบบหมุน ในตลับลูกปืนแบบมีฟิล์มของไหล เพลาหมุนจะสร้างลิ่มน้ำมัน การรบกวนสามารถทำให้ลิ่มน้ำมันเริ่มหมุน (หมุนวน) รอบตลับลูกปืน แรงดันจากลิ่มหมุนวนนี้จะดันเพลา ซึ่งจะเพิ่มพลังงานให้กับการหมุนวนมากขึ้น การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นไม่ได้เกิดขึ้นที่ความเร็วในการทำงาน แต่เกิดขึ้นที่ความถี่ซับซิงโครนัส (โดยทั่วไปคือ 0.42-0.48X) ความเร็วในการวิ่ง).
• การพูดคุยในงานกลึง: ในการตัดโลหะ (การกลึงหรือการกัด) เสียงสั่นจะเกิดขึ้นเมื่อเครื่องมือตัดเริ่มสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนนี้ทำให้ความหนาของเศษโลหะที่ถูกตัดเปลี่ยนแปลงไป ความหนาของเศษโลหะที่เปลี่ยนแปลงไปนี้ส่งผลให้แรงตัดผันผวน และแรงที่ผันผวนนี้สามารถส่งพลังงานกลับเข้าสู่การสั่นสะเทือนของเครื่องมือ ทำให้เกิดเสียงสั่นอย่างรุนแรง
• ความกระพืออากาศพลศาสตร์: การสั่นสะเทือนของปีกเครื่องบิน ซึ่งการโค้งงอและบิดตัวของปีกทำให้ลักษณะอากาศพลศาสตร์เปลี่ยนแปลงไป การเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้จะเปลี่ยนแปลงความดันอากาศในลักษณะที่เพิ่มพลังงานให้กับการเคลื่อนที่ของปีก นำไปสู่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรงหากไม่ได้รับการควบคุม
• การเสียดสีของโรเตอร์: ภาวะที่โรเตอร์สัมผัสกับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ แรงเสียดทานจากการเสียดสีสามารถทำให้โรเตอร์ร้อนขึ้นจนเกิดการโก่งงอ การโก่งงอนี้จะเพิ่มแรงเสียดสี ซึ่งจะเพิ่มความร้อนและโก่งงอ ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับที่อาจนำไปสู่การยึดติดได้

4. ลักษณะสำคัญและการวินิจฉัย

การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเองมักมีลักษณะเฉพาะใน FFT spectrum:

• ความถี่ที่ไม่ซิงโครนัส: โดยทั่วไปแล้ว การสั่นสะเทือนไม่ใช่จำนวนเต็มคูณหรือฮาร์มอนิกของความเร็วในการวิ่ง มักเกิดขึ้นที่ ซับซิงโครนัส ความถี่.
• ความไม่เสถียร: แอมพลิจูดอาจไม่เสถียรอย่างมาก และสามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาวะการทำงาน (ความเร็ว อุณหภูมิ โหลด)
• การเริ่มต้นอย่างกะทันหัน: การสั่นสะเทือนอาจไม่เกิดขึ้นเลยจนกว่าเครื่องจักรจะข้ามความเร็วหรือเกณฑ์โหลดที่กำหนด ซึ่งในจุดนั้น การสั่นสะเทือนอาจเกิดขึ้นทันทีและมีแอมพลิจูดสูง

การวินิจฉัยการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตนเองเกี่ยวข้องกับการระบุจุดสูงสุดที่ไม่ซิงโครไนซ์ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะเหล่านี้ และการทำความเข้าใจกลไกทางกายภาพที่อาจทำให้เกิดความไม่เสถียรดังกล่าวในเครื่องจักรเฉพาะนั้น

← กลับสู่ดัชนีหลัก