Zorlanmış Titreşimi Anlamak
Tanım: Zorlanmış Titreşim Nedir?
Zorlanmış titreşim Mekanik bir sisteme uygulanan periyodik bir dış kuvvetin neden olduğu salınımlı harekettir. Titreşim, uygulanan kuvvetin frekansında (zorlama frekansı) meydana gelir ve genliği, zorlama fonksiyonunun büyüklüğüyle orantılı ve sistemin o frekanstaki harekete karşı direnciyle ters orantılıdır. titreşim Döner makinelerde, yaygın zorlama kaynakları arasında şunlar bulunan zorlanmış titreşim vardır: dengesizlik (döner merkezkaç kuvveti), yanlış hizalama (bağlantı kuvvetleri) ve aerodinamik/hidrolik titreşimler.
Zorlanmış titreşim temelde farklıdır kendi kendini uyaran titreşim (sistemin kendi sürekli salınımını ürettiği) ve serbest titreşim (darbe sonrası geçici tepki). Zorlanmış titreşim prensiplerini anlamak önemlidir çünkü titreşim genliğinin arıza şiddetiyle nasıl ilişkili olduğunu ve titreşimin zorlamayı azaltarak veya sistem tepkisini değiştirerek nasıl kontrol edilebileceğini açıklar.
Zorlanmış Titreşimin Özellikleri
Frekans Eşleştirme
- Titreşim frekansı zorlama frekansına eşittir
- 30 Hz'de zorlama varsa, 30 Hz'de titreşim
- Doğal frekansta meydana gelen kendi kendini uyaran titreşimin aksine
- Zorlama kaynağına dayalı tahmin edilebilir frekans
Genlik Orantılılığı
- Titreşim genliği zorlama büyüklüğüne orantılıdır
- Kuvveti ikiye katla → titreşimi ikiye katla (doğrusal sistem)
- Zorlamayı kaldırın → titreşim durur
- Kuvvet azaltımı yoluyla kontrol edilebilir
Faz İlişkisi
- Kesin faz kuvvet ve tepki arasındaki ilişki
- Faz, doğal frekansa göre frekansa bağlıdır
- Rezonansın altında: kuvvetle aynı fazda titreşim
- Rezonansta: 90° faz gecikmesi
- Rezonans üstü: 180° faz gecikmesi
İstikrar
- Sistem kararlıdır - titreşimle sınırlıdır
- Sınırsız büyümez
- Genlik zorlama ve sistem tepkisi ile sınırlıdır
- Kararsız kendi kendine uyarılan titreşimle karşıtlıklar
Makinelerde Ortak Zorlama Fonksiyonları
1. Dengesizlik (1× Zorlama)
- Güç: Kütle eksantrikliğinden kaynaklanan dönen santrifüj kuvveti
- Sıklık: Devir başına bir kez (1× şaft hızı)
- Büyüklük: F = m × r × ω² (hızın karesine orantılı)
- En Yaygın: Çoğu döner ekipmandaki birincil titreşim kaynağı
2. Hizalama Hatası (2× Zorlama)
- Güç: Açısal/paralel ofsetten kaynaklanan kuplaj kuvvetleri
- Sıklık: Devir başına iki kez (şaft hızının 2 katı)
- Özellik: Yüksek eksenel bileşen
3. Aerodinamik/Hidrolik (Blade/Vane Geçişi)
- Güç: Kanat-stator etkileşiminden kaynaklanan basınç titreşimleri
- Sıklık: Bıçak sayısı × şaft hızı
- Örnekler: Fanlar, pompalar, kompresörler
4. Dişli Örgü Kuvvetleri
- Güç: Dişlerin birbirine geçmesi periyodik yükleme oluşturur
- Sıklık: Diş sayısı × şaft hızı
- Büyüklük: İletilen tork ve diş kalitesiyle ilgili
5. Elektromanyetik Kuvvetler
- Güç: Motorlarda/jeneratörlerde manyetik alan titreşimleri
- Sıklık: 2× hat frekansı (120/100 Hz)
- Bağımsız: Mekanik hız (asenkron zorlama)
Zorlamaya Tepki: Sistem Davranışı
Doğal Frekansın Altında (Sertlik Kontrollü)
- Titreşim genliği ≈ Kuvvet / Sertlik
- Zorlama ile aynı fazda yanıt
- Hız bağımlı kuvvetlerde genlik hızla artar
- Çoğu sert rotor için tipik çalışma bölgesi
Doğal Frekansta (Rezonans)
- Titreşim genliği ≈ Kuvvet / (Sönümleme × Doğal Frekans)
- Q faktörü ile yükseltilen genlik (tipik olarak 10-50×)
- 90° faz gecikmesi
- Küçük kuvvetler büyük titreşimler yaratır
- Sönümleme yalnızca sınırlayıcı faktördür
Doğal Frekansın Üstü (Kütle Kontrollü)
- Titreşim genliği ≈ Kuvvet / (Kütle × Frekans²)
- 180° faz gecikmesi (kuvvetin yönüne zıt titreşim)
- Genlik artan frekansla azalır
- Kritik hızların üzerindeki esnek rotorlar için çalışma bölgesi
Zorlanmış Titreşim ve Diğer Türler
Zorlanmış ve Serbest Titreşim
- Zoraki: Sürekli zorlama, titreşim sürdürülür, zorlama frekansında
- Özgür: Doğal frekansta dürtü tepkisi, titreşim azalır
- Örnek: Çarpma testi serbest titreşim üretir; koşu bandı zorunlu titreşim üretir
Zorlamalı ve Kendiliğinden Uyarılan Titreşim
- Zoraki: Dış kuvvet, genliği kuvvete orantılı, kararlı
- Kendini Heyecanlandıran: Dahili enerji kaynağı, genliği doğrusal olmayanlık ile sınırlıdır, kararsızdır
- Örnekler: Dengesizlik zorlanır; petrol girdabı kendi kendine heyecanlı
Kontrol ve Azaltma
Zorlamayı Azaltın
- Dengeleme: Dengesizliğin zorlanmasını doğrudan azaltır
- Hizalanma: Hizalama hatalarını azaltır
- Onarım Kusurları: Kuvvet oluşturan mekanik sorunları düzeltin
- En Etkili: Zorlama kaynağını ortadan kaldırın veya en aza indirin
Sistem Yanıtını Değiştir
- Sertliği Değiştir: Doğal frekansları zorlayıcı frekanslardan uzaklaştırın
- Sönümleme Ekle: Rezonans amplifikasyonunu azaltın
- Kütleyi Değiştir: Doğal frekansları değiştirin
- İzolasyon: Yapıya kuvvet iletimini azaltın
Rezonansı Önleyin
- Zorlama frekanslarının doğal frekanslarla eşleşmediğinden emin olun
- Ayırma marjı genellikle ±20-30%
- Doğrulama için tasarım aşaması analizi
- Rezonans kaçınılmazsa hız kısıtlamaları
Pratik Önemi
Makine Titreşimlerinin Çoğu Zorlamadan Kaynaklanır
- Dengesizlik, hizalama bozukluğu, dişli uyumu - hepsi zorlanmış titreşim
- Zorlama azaltımı yoluyla öngörülebilir ve kontrol edilebilir
- Standart bakım eylemleri (dengeleme, hizalama) adres zorlamasını ele alır
Tanısal Yaklaşım
- Spektrumdan zorlama frekansını belirleyin
- Bilinen zorlama kaynaklarıyla eşleştirin (1×, 2×, dişli bağlantısı, vb.)
- Zorlama kaynağını teşhis edin
- Uygun bakımla zorlamayı azaltın
Zorlanmış titreşim, dönen makinelerde sisteme etki eden dış periyodik kuvvetlerden kaynaklanan temel titreşim türüdür. Zorlanmış titreşim prensiplerini (frekans eşleştirme, genlik orantılılığı ve tepki özellikleri) anlamak, titreşim kaynaklarının doğru teşhisini, uygun düzeltici eylemleri (zorlamayı azaltma veya tepkiyi değiştirme) ve zorlamayı azaltma ve rezonansı önleme yoluyla titreşimi en aza indiren tasarım stratejilerini mümkün kılar.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 