Cộng hưởng khung là gì? Rung động cấu trúc máy • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác Cộng hưởng khung là gì? Rung động cấu trúc máy • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác

Cộng hưởng khung là gì? Rung động cấu trúc máy

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về cộng hưởng khung

Định nghĩa: Cộng hưởng khung là gì?

Cộng hưởng khung là một loại cụ thể của cộng hưởng cấu trúc nơi mà khung cấu trúc, vỏ, vỏ bọc hoặc vỏ bọc của máy rung động ở một trong các tần số tự nhiên để đáp ứng với sự kích thích từ các bộ phận quay. Không giống như cộng hưởng nền móng hoặc bệ đỡ liên quan đến kết cấu đỡ, cộng hưởng khung liên quan đến chính thân máy - kết cấu gang hoặc thép chế tạo bao quanh các bộ phận quay.

Cộng hưởng khung thường gặp ở các máy móc có vỏ lớn, tương đối nhẹ như quạt, máy thổi, máy bơm và động cơ. Nó thường biểu hiện bằng tiếng ồn quá mức, rung động rõ rệt của vỏ hoặc tấm ốp, và độ rung cao. rung động các số đọc trên khung không tương xứng với độ rung thực tế của rôto.

Các tình huống cộng hưởng khung phổ biến

Khung động cơ và máy phát điện

  • Tần số tự nhiên: Thông thường là 50-400 Hz tùy thuộc vào kích thước và cấu trúc
  • Sự kích thích: 1× (mất cân bằng), 2× tần số dòng (120 Hz cho động cơ 60 Hz), lực điện từ
  • Triệu chứng: Độ rung của khung cao hơn nhiều so với độ rung của ổ trục; có thể nghe thấy tiếng vo ve hoặc tiếng ù
  • Mức độ nghiêm trọng: Có thể rung động cao hơn 5-10 lần trên khung so với ổ trục

Vỏ quạt và quạt thổi

  • Tần số tự nhiên: 20-200 Hz cho quạt công nghiệp thông thường
  • Sự kích thích: Tần suất lưỡi dao đi qua (số lưỡi dao × vòng/phút)
  • Triệu chứng: Tấm vỏ rung lắc dữ dội; tiếng ồn khí động học lớn
  • Đặc điểm: Chỉ có thể xảy ra ở tốc độ hoặc điều kiện dòng chảy cụ thể

Vỏ bơm

  • Tần số tự nhiên: 30-300 Hz tùy thuộc vào thiết kế vỏ
  • Sự kích thích: Tần số chuyển động của cánh quạt, xung động thủy lực
  • Triệu chứng: Vỏ máy rung, tiếng ồn, khả năng nứt do mỏi
  • Khớp nối thủy lực: Vỏ chứa đầy chất lỏng có thể kết hợp rung động của rôto và vỏ

Vỏ hộp số

  • Kích thích tần số lưới bánh răng
  • Tần số tự nhiên của khung thường chồng chéo với tần số lưới
  • Tiếng rít lớn đặc trưng của bánh răng khi cộng hưởng

Dấu hiệu rung động và phát hiện

Triệu chứng đặc trưng

  • Phụ thuộc vào vị trí: Độ rung thay đổi đáng kể trên toàn bộ bề mặt khung (thường chênh lệch gấp 10 lần)
  • Vòng bi so với Khung: Rung khung >> rung ổ trục (có thể là 3-10 lần)
  • Tần suất cụ thể: Chỉ ở tần số cộng hưởng; các tần số khác bình thường
  • Nhạy cảm với tốc độ: Nghiêm trọng trong phạm vi tốc độ hẹp (±10-20% tốc độ cộng hưởng)
  • Chuyển động thị giác: Chuyển động của khung hình thường có thể nhìn thấy bằng mắt thường

Xét nghiệm chẩn đoán

Kiểm tra va đập (va chạm)

  • Đóng khung bằng búa cao su hoặc búa có dụng cụ
  • Đo phản ứng với máy đo gia tốc
  • Xác định tần số tự nhiên của khung từ các đỉnh trong đáp ứng tần số
  • So sánh với tần số hoạt động (1×, 2×, lưỡi dao đi qua, v.v.)

Khảo sát gia tốc kế lưu động

  • Đo độ rung tại nhiều điểm trên khung trong khi vận hành
  • Tạo bản đồ rung động hiển thị các khu vực cao và thấp
  • Hoa văn cho thấy hình dạng chế độ (uốn cong, xoắn, uốn cong tấm)
  • Xác định các bụng (chuyển động cực đại) và các nút (chuyển động cực tiểu)

Đo hàm truyền

  • Đo sự thống nhất giữa độ rung ổ trục (đầu vào) và độ rung khung (đầu ra)
  • Độ kết hợp cao ở tần số cụ thể xác nhận sự cộng hưởng
  • Hàm truyền cho thấy hệ số khuếch đại

Giải pháp và Giảm thiểu

Sửa đổi làm cứng

Thêm các gân hoặc miếng đệm cấu trúc

  • Tăng độ cứng uốn khung
  • Nâng tần số tự nhiên lên trên phạm vi kích thích
  • Tương đối tiết kiệm và hiệu quả
  • Có thể được trang bị thêm cho thiết bị hiện có

Tăng độ dày vật liệu

  • Làm dày tường khung hoặc tấm
  • Tăng đáng kể độ cứng và tần suất
  • Có thể yêu cầu sửa đổi thiết kế và đúc/chế tạo mới

Kết cấu liên kết và giằng

  • Kết nối các mặt đối diện của khung để tránh bị uốn cong
  • Gia cố chéo làm tăng độ cứng xoắn
  • Có thể thêm vào bên ngoài mà không cần sửa đổi bên trong

Cộng khối lượng

  • Tần số tự nhiên thấp hơn: Thêm khối lượng để giảm tần số xuống dưới phạm vi kích thích
  • Vị trí chiến lược: Thêm khối lượng tại các vị trí bụng để có hiệu quả tối đa
  • Khối lượng điều chỉnh: Tính toán cẩn thận việc bổ sung khối lượng để chuyển chế độ cụ thể
  • Sự đánh đổi: Tăng trọng lượng, có thể không phù hợp với mọi ứng dụng

Xử lý giảm chấn

Giảm chấn lớp bị ràng buộc

  • Vật liệu nhớt đàn hồi được kẹp giữa các lớp kim loại
  • Áp dụng cho các bề mặt phẳng lớn (tấm, nắp)
  • Giảm biên độ đỉnh cộng hưởng xuống 50-80%
  • Có hiệu lực trong phạm vi 20-500 Hz

Giảm chấn lớp tự do

  • Vật liệu giảm chấn được liên kết trực tiếp với bề mặt rung
  • Đơn giản hơn lớp bị ràng buộc nhưng kém hiệu quả hơn
  • Phù hợp với các ứng dụng có khả năng truy cập hạn chế

Thay đổi hoạt động

  • Thay đổi tốc độ: Hoạt động ở tốc độ không xảy ra cộng hưởng
  • Giảm lực ép: Cải thiện sự cân bằng, sự liên kết để giảm biên độ kích thích
  • Thay đổi quy trình: Thay đổi lưu lượng, áp suất hoặc tải để thay đổi tần số kích thích

Phòng ngừa trong thiết kế

Nguyên tắc thiết kế

  • Độ cứng thích hợp: Thiết kế khung với tần số tự nhiên > 2 lần tần số kích thích cao nhất
  • Phân phối hàng loạt: Tránh các khối lượng tập trung tạo ra các chế độ tần số thấp
  • Gân và gia cố: Kết hợp các tính năng làm cứng ngay từ đầu
  • Phân tích mô hình: FEA trong quá trình thiết kế để dự đoán và tối ưu hóa tần số tự nhiên

Xác minh thiết kế

  • Kiểm tra nguyên mẫu với phân tích tác động
  • Đo hình dạng độ lệch vận hành trên các đơn vị đầu tiên
  • Sửa đổi thiết kế trước khi sản xuất nếu phát hiện thấy cộng hưởng

Ví dụ trường hợp

Tình huống: Quạt ly tâm dẫn động bằng động cơ 75 HP, tiếng ồn và độ rung quá mức

  • Triệu chứng: Độ rung khung động cơ 12 mm/giây; độ rung ổ trục chỉ 2,5 mm/giây
  • Tính thường xuyên: 120 Hz (2× tần số dòng cho động cơ 60 Hz)
  • Kiểm tra va đập: Tần số tự nhiên của khung hình được tiết lộ ở 118 Hz
  • Nguyên nhân gốc rễ: Khung cộng hưởng ở tần số cưỡng bức điện từ
  • Giải pháp: Đã thêm bốn góc sắt nối chân động cơ với chuông cuối
  • Kết quả: Tần số tự nhiên của khung chuyển sang 165 Hz, độ rung giảm xuống còn 3,2 mm/giây
  • Trị giá: $200 về vật liệu so với $8.000 để thay thế động cơ

Cộng hưởng khung là một vấn đề rung động phổ biến nhưng thường bị chẩn đoán sai. Việc nhận biết các triệu chứng đặc trưng (rung khung cao so với rung ổ trục, tần số cụ thể, phụ thuộc vào vị trí) và áp dụng các kỹ thuật chẩn đoán phù hợp (kiểm tra va đập, phân tích ODS) cho phép tìm ra các giải pháp mục tiêu có thể giảm đáng kể độ rung với chi phí thấp.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp