Hiểu về cộng hưởng gắn kết
Cộng hưởng gắn kết là một sự cộng hưởng điều kiện trong đó hệ thống lắp đặt — bộ cách ly rung động, ray lắp đặt, giá đỡ, khung, hoặc toàn bộ lắp ráp máy ngồi trên các hỗ trợ của nó — rung động ở một trong những tần số tự nhiên để đáp ứng kích thích từ thiết bị quay mà nó mang. Khi điều đó xảy ra, toàn bộ máy nảy, buông lỏng hoặc lăn như một vật thể cứng trên các hỗ trợ của nó, ở các biên độ lớn hơn nhiều so với cùng một lực tác dụng sẽ tạo ra trên một nền tảng cứng. Nó quen thuộc nhất trên các máy được trang bị bộ cách ly rung động, nhưng nó có thể đều gây ảnh hưởng đến lắp đặt tẩu thông thường bất cứ khi nào cấu trúc hỗ trợ thiếu độ cứng. Dù bằng cách nào nó vẫn là mối quan tâm trung tâm trong thiết kế cách ly, để được thiết kế ra hoặc chủ động quản lý thay vì phát hiện trong dịch vụ.
1. Định nghĩa: Cộng hưởng lắp đặt là gì?
Chìa khóa để hiểu cộng hưởng lắp đặt là xem máy và các hỗ trợ của nó như một hệ thống khối lò xo theo quyền của chính nó. Máy là khối lượng; các bộ cách ly hoặc tính linh hoạt của cấu trúc hỗ trợ là lò xo. Giống như bất kỳ hệ thống nào như vậy, lắp ráp này có tần số tự nhiên, và nếu tốc độ chạy — hoặc một trong các điều hòa của nó — trùng với một trong số chúng, thì rung cưỡng bức được khuếch đại. Điểm khác biệt giữa cộng hưởng gắn kết với cách tiếp xúc và cộng hưởng rotor hoặc trục là toàn bộ máy di chuyển ít nhiều như một khối: độ rung được đo trên các điểm gắn kết vượt quá đáng kể độ rung của bản thân rotor. Dấu hiệu đó là manh mối cho biết vấn đề nằm ở hệ thống hỗ trợ chứ không phải rotor. Nó có liên quan chặt chẽ với cộng hưởng khung and cộng hưởng cấu trúc, những cái này mô tả cùng một hiện tượng khuếch đại phát sinh trong khung máy hoặc kết cấu xung quanh.
2. Tần số tự nhiên của hệ thống gắn kết
Chế độ Chuyển động Vật Rắn trên Bộ Cách Ly Rung
Một máy đặt trên các bộ cách ly rung hoạt động như một vật rắn trên các lò xo, và một vật rắn trong không gian có sáu bậc tự do — vì vậy nó có sáu tần số tự nhiên chế độ chuyển động vật rắn.
Các chế độ tịnh tiến (ba)
- Bật lên bật xuống: chuyển động lên xuống, thường là tần số thấp nhất — khoảng 5–15 Hz đối với cách ly thông thường.
- Chuyển động ngang (X và Y): chuyển động từ trái sang phải, thường khoảng 1,5–2× tần số bật lên bật xuống theo phương thẳng đứng.
Các chế độ quay (ba)
- Cuộn: quay quanh trục dọc.
- Sân bóng đá: quay quanh trục ngang.
- Góc lệch hướng: quay quanh trục thẳng đứng.
- Tần số: thường là 10–30 Hz, tùy thuộc vào các kích thước của máy và vị trí trọng tâm của nó.
Chế độ kết hợp
- Nếu các bộ cách ly rung không được đặt đối xứng, hoặc trọng tâm không nằm chính xác phía trên chúng, các chế độ sẽ liên kết với nhau.
- Chuyển động và quay tròn khi đó xảy ra cùng lúc.
- Kết quả là một mô hình chuyển động phức tạp.
- Những chế độ liên kết như vậy khó phân tích và khắc phục hơn so với những trường hợp sạch sẽ, không liên kết.
3. Khi Cộng Hưởng Gắn Kết xảy ra
Cộng hưởng hệ thống cách ly
Tình huống phổ biến nhất, và một tình huống mỉa mai, vì nó phát sinh từ chính những bộ cách ly rung được dùng để giảm rung:
- Design intent: các bộ cách ly rung được chọn sao cho tần số tự nhiên của chúng nằm ở khoảng một phần ba đến một phần năm tốc độ chạy, đặt máy tốt vào vùng cách ly.
- Vấn đề: nếu máy chạy dưới tốc độ thiết kế của nó, hoặc đơn giản là đi qua tần số bộ cách ly rung trong lúc khởi động, lực kích thích gặp phải tần số tự nhiên đó.
- Triệu chứng: Rung động mạnh ở tốc độ gần tần số tự nhiên của bộ cách ly
- Khoảng thời gian: giới hạn trong một dải tốc độ cụ thể, thường là hẹp.
Cộng hưởng đường ray hoặc trượt
- Các thanh treo và khung thiết bị có các chế độ uốn cong của riêng chúng.
- Tần số điển hình chạy từ 15–50 Hz, tùy thuộc vào khoảng cách và độ cứng.
- Toàn bộ lắp ráp rung lắc trên các thanh treo uốn cong.
- Điều này phổ biến trong các thiết bị mô-đun, được đóng gói vận chuyển như một đơn vị.
Giá đỡ hoặc cộng hưởng hỗ trợ
- Thiết bị gắn trên tường hoặc trần nhà được hỗ trợ bởi các khung đặc biệt dễ bị ảnh hưởng.
- Cánh tay khung hoặc hỗ trợ có tần số tự nhiên riêng của nó.
- Chuyển động máy được phóng đại khi tốc độ vận hành khớp với nó.
- Chuyển động phóng đại có thể truyền rung động vào cấu trúc tòa nhà.
4. Xác định chẩn đoán
Các chỉ số chính
- Khuếch đại: rung động được đo trên lắp ráp lớn hơn nhiều so với rung động tại máy — điểm đặc trưng của tình trạng này.
- Rung lắc hoặc nảy: chuyển động toàn bộ máy móc nhìn thấy được.
- Độ nhạy cảm với tốc độ: nghiêm trọng chỉ trong một dải tốc độ hẹp.
- Tần số thấp: thường 5–30 Hz cho các hệ thống cách ly.
- Quan hệ pha: tất cả các điểm lắp ráp chuyển động cùng pha cho chế độ nảy, hoặc ngược pha cho chế độ rung lắc.
Quy trình chẩn đoán
- Xác định tần số cộng hưởng từ đỉnh trong phổ rung động.
- Kiểm tra lắp ráp bằng tác động: Một kiểm tra va chạm tiết lộ tần số tự nhiên của lắp ráp độc lập với máy chạy.
- So sánh: nếu tần số cộng hưởng vận hành trùng khớp với tần số tự nhiên lắp ráp được đo, xác nhận cộng hưởng lắp ráp.
- Đo lường tại nhiều vị trí để thiết lập giai đoạn quan hệ giữa các điểm gắn kết.
- Đánh giá hình dạng chế độ: quyết định xem chuyển động là nảy, rung lắc hay chế độ ghép.
Một nhánh sơ kỳ quan trọng trong chẩn đoán là tách biệt vấn đề hỗ trợ khỏi vấn đề roto. Chữ ký ở trên — chuyển động lớn trên lắp ráp, chuyển động khiêm tốn của roto, với đỉnh cố định tại tần số cấu trúc thay vì tốc độ theo dõi — chỉ vững chắc vào lắp ráp. Cũng cần phải cẩn thận không nhầm lẫn cộng hưởng lắp ráp với một chân mềm, nơi một lót không ngồi phẳng và làm méo khung; cả hai có thể tồn tại cùng lúc và cả hai đều làm tăng rung động.
5. Solutions
Để Cộng hưởng của Hệ thống Cách ly
Thay đổi độ cứng của bộ cách ly
- Các bộ cách ly cứng hơn nâng tần số tự nhiên lên trên tốc độ hoạt động.
- Các bộ cách ly mềm hơn hạ nó xuống dưới phạm vi khởi động, nếu thiết bị có thể chịu được độ chệch tĩnh lớn hơn.
- Quy tắc lựa chọn: tần số bộ cách ly nên nằm dưới một phần ba tốc độ hoạt động tối thiểu.
Thêm giảm chấn
- Sử dụng các bộ cách ly với giảm chấn — những giá đỡ đàn hồi thay cho những lò xo thép trần.
- Thêm những cản chế nhớt hoặc ma sát song song với các bộ cách ly.
- Cản chế làm giảm đỉnh cộng hưởng ngay cả khi không thể loại bỏ sự trùng khớp tần số.
Cải thiện việc lắp đặt bộ cách ly
- Đảm bảo mỗi bộ cách ly được tải trọng đúng cách — không bị lệch, kẹt hoặc không mang tải trọng nào.
- Xác minh các bộ cách ly phù hợp với trọng lượng thiết bị thực tế, không phải trọng lượng giả định.
- Kiểm tra các bộ cách ly bị kẹt hoặc hư hỏng đã mất độ cứng được thiết kế.
- Xác nhận vị trí đối xứng so với trung tâm trọng lực để tránh các chế độ accoppled.
Đối với cộng hưởng lắp đặt cấu trúc
Gia cố Cấu trúc Lắp đặt
- Thêm các bậc cứng lên thanh ray hoặc khay trượt.
- Tăng độ dày của các khung hoặc thêm các tấm ngắn.
- Rút ngắn các khoảng không được hỗ trợ.
- Liên kết các điểm gắn kết riêng biệt lại với nhau sao cho chúng hoạt động như một.
Thay đổi Cấu hình Lắp đặt
- Thêm các lót trung gian để giảm độ dài khoảng cách.
- Chuyển vị trí lắp đặt đến các phần cứng hơn của kết cấu.
- Sử dụng phần cứng lắp đặt mạnh mẽ hơn.
Bởi vì tất cả những động thái này hoạt động bằng cách dịch chuyển tần số tự nhiên, cấu trúc hỗ trợ’s độ cứng nền là đòn bẩy mà chúng kéo; một máy tính tần số tự nhiên của nền tảng giúp xác nhận rằng thay đổi làm cứng thực sự dịch chuyển tần số tránh xa tốc độ chạy.
Giải pháp vận hành
- Hạn chế tốc độ: tránh vận hành liên tục ở tốc độ cộng hưởng.
- Tăng tốc nhanh: vượt qua tần số cộng hưởng nhanh chóng trong quá trình khởi động để ít năng lượng được tích lũy.
- Giảm kích thích: improve THĂNG BẰNG để giảm lực buộc tại tần số cộng hưởng.
6. Thiết kế cách ly và Thiết bị ghép
Thiết kế Cách ly Rung động
Thiết kế cách ly âm thanh ngăn chặn cộng hưởng gắn kết ngay từ đầu bằng cách giữ tốc độ hoạt động tách biệt rõ ràng với tần số tự nhiên của bộ gắn:
- Tỷ số tần số: tần số của bộ cách ly nên thỏa mãn fbộ cách ly < 0.3 × fhoạt động tối thiểu.
- Khả năng lây truyền: chính xác tại cộng hưởng khả năng lây truyền có thể vượt quá 10 — bộ gắn khuếch đại thay vì cách ly, ngược lại với mục đích của nó.
- Phạm vi hoạt động: tất cả các tần số hoạt động nên nằm trên 2–3× tần số của bộ cách ly để có hiệu quả cách ly.
- Startup: một sự vượt qua tần số cộng hưởng có biên độ cao và ngắn gọn trong quá trình khởi động là chấp nhận được nếu nó ngắn.
Lựa chọn bộ cách ly đáp ứng các mục tiêu này là một bài tập cấp độ thường xuyên; một máy tính lựa chọn bộ cách ly rung động khớp độ cứng của bộ gắn với khối lượng máy và tốc độ, và một máy tính cách ly rung động của máy ước tính hiệu quả cách ly kết quả.
Thiết bị ghép nối
Thiết bị chạy bằng động cơ gắn trên một bảng cơ sở chung thêm những phức tạp của nó:
- Toàn bộ tập hợp sở hữu các chế độ cơ thể cứng nhắc trên các bộ gắn của nó.
- Động cơ và máy dẫn động liên kết rung động của chúng thông qua bảng cơ sở chung.
- Cộng hưởng có thể được kích thích bởi một trong hai máy, bất kể máy nào là nguồn lớn hơn.
- Do đó, nó phải được coi là một hệ thống hoàn chỉnh, không phải là hai máy độc lập.
7. Công cụ đo lường và phân tích
Phân tích mô hình
- Phân tích mô hình đặc trưng đầy đủ cho mọi chế độ lắp đặt.
- Nó xác định tần số, cản chế và hình dạng chế độ của mỗi.
- Dữ liệu đó được đưa trực tiếp vào các sửa đổi thiết kế.
- Nó có thể được thực hiện một cách thực nghiệm bằng thử nghiệm va đập hoặc dự đoán bằng phân tích phần tử hữu hạn.
Hình dạng lệch vận hành (ODS)
- ODS analysis hình dung ra mô hình chuyển động thực tế trong khi máy chạy.
- Nó phân biệt rõ ràng cộng hưởng lắp ráp khỏi cộng hưởng rotor.
- Nó tiết lộ chế độ nào đang hoạt động — nảy lên, lắc lư hay kết hợp.
- Nó hướng dẫn chính xác nơi cần thêm cứng để có hiệu quả cao nhất.
Trên thực địa, thiết bị cầm tay tương tự được sử dụng để cân bằng định kỳ hỗ trợ nhiều công việc này. Một bộ phân tích hai kênh như Balanset-1A nắm bắt biên độ và pha tại một số điểm trên các giá đỡ, và khả năng kiểm tra va chạm của nó đo trực tiếp tần số tự nhiên của giá đỡ — cho phép một kỹ sư xác nhận cộng hưởng lắp ráp được nghi ngờ, quyết định liệu cách khắc phục là hỗ trợ cứng hơn hay cân bằng tốt hơn, và xác minh bản sửa chữa một khi hoàn thành.
Cộng hưởng lắp ráp có thể tạo ra rung động nghiêm trọng ngay cả trên máy móc bảo trì tốt, cân bằng tốt, đơn giản vì vấn đề nằm trong các giá đỡ chứ không phải rotor. Hiểu các tần số tự nhiên của các hệ thống lắp ráp — các bộ cách ly rung động trên hết — và giữ chúng tách biệt vững chắc khỏi tốc độ vận hành là điều cần thiết cho kiểm soát rung động thành công trong bất kỳ lắp đặt thiết bị quay nào.
