Hiểu về rung động tự kích thích

1. Định nghĩa: Rung động tự kích thích là gì?

Rung động tự kích thích (còn được gọi là rung động tự cảm ứng hoặc rung động không ổn định) là một loại rung động đặc biệt nguy hiểm, trong đó chuyển động của một hệ thống gây ra các lực, đến lượt chúng, duy trì hoặc khuếch đại chuyển động đó. Điều này tạo ra một vòng phản hồi, trong đó rung động có thể tăng biên độ, đôi khi đến mức thảm khốc, mà không có bất kỳ sự gia tăng tương ứng nào về tần số cưỡng bức bên ngoài.

Điều này về cơ bản khác với rung động cưỡng bức, như mất cân bằng hoặc sự không thẳng hàng, trong đó rung động là phản ứng trực tiếp với một đầu vào định kỳ cụ thể (tần số cưỡng bức). Trong một hệ thống tự kích thích, rung động tạo ra lực đẩy riêng của nó.

2. Cơ chế vòng lặp phản hồi

Cơ chế rung động tự kích thích có thể được tóm tắt như sau:

1. Một hệ thống (ví dụ, một rôto trong ổ trục) đang chuyển động.
2. Một sự nhiễu loạn nhỏ, ngẫu nhiên có thể gây ra sự dịch chuyển hoặc thay đổi nhỏ về vận tốc.
3. Sự thay đổi chuyển động này làm thay đổi các lực tác động lên hệ thống (ví dụ, áp suất chất lỏng trong ổ trục hoặc lực cắt của dụng cụ).
4. Điều quan trọng là lực thay đổi này hoạt động theo cách *bổ sung năng lượng* cho hệ thống, đẩy thành phần đó đi xa hơn theo hướng mà nó đã đi.
5. Chuyển động tăng lên này tạo ra một lực thậm chí còn lớn hơn, giúp tăng thêm năng lượng, v.v.

Vòng phản hồi này khiến độ rung tăng lên cho đến khi nó bị giới hạn bởi tính phi tuyến tính trong hệ thống (như dừng đột ngột) hoặc dẫn đến hỏng hóc.

3. Ví dụ phổ biến về rung động tự kích thích

Một số hiện tượng nổi tiếng trong chẩn đoán máy móc là những ví dụ điển hình về rung động tự kích thích:

• Dầu xoáy và dầu roi: Ví dụ phổ biến nhất trong máy móc quay. Trong ổ trục trượt màng chất lỏng, trục quay tạo ra một nêm dầu. Một nhiễu loạn có thể khiến nêm dầu tự bắt đầu quay (xoáy) xung quanh ổ trục. Áp suất từ nêm dầu xoáy này đẩy trục, làm tăng thêm năng lượng cho vòng xoáy. Rung động kết quả không phải ở tốc độ quay, mà ở tần số dưới đồng bộ (thường là 0,42-0,48X). tốc độ chạy).
• Trò chuyện trong gia công: Trong quá trình cắt kim loại (tiện hoặc phay), tiếng kêu lạch cạch xảy ra khi dụng cụ cắt bắt đầu rung. Rung động này làm thay đổi độ dày của phoi được cắt. Độ dày phoi thay đổi, đến lượt nó, lại gây ra sự dao động trong lực cắt, và lực dao động này có thể truyền năng lượng trở lại rung động của dụng cụ, khiến nó phát triển thành tiếng kêu lạch cạch dữ dội.
• Rung động khí động học: Sự rung động của cánh máy bay, khi chuyển động uốn cong và xoắn của cánh làm thay đổi hình dạng khí động học của nó. Sự thay đổi hình dạng này làm thay đổi áp suất không khí theo cách bổ sung năng lượng cho chuyển động của cánh, dẫn đến hỏng hóc thảm khốc nếu không được kiểm soát.
• Cọ xát rotor: Tình trạng rotor tiếp xúc với một bộ phận cố định. Ma sát từ lực ma sát có thể làm rotor nóng lên, khiến rotor bị cong vênh. Sự cong vênh này làm tăng lực ma sát, từ đó làm tăng nhiệt độ và độ cong vênh, tạo ra một vòng phản hồi có thể dẫn đến kẹt rotor.

4. Đặc điểm chính và chẩn đoán

Các rung động tự kích thích thường có những đặc điểm riêng biệt trong FFT spectrum:

• Tần số không đồng bộ: Độ rung động thường không phải là bội số nguyên hoặc hài của tốc độ chạy. Nó thường xảy ra ở không đồng bộ Tính thường xuyên.
• Sự bất ổn: Biên độ có thể rất không ổn định và có thể tăng nhanh khi có những thay đổi nhỏ trong điều kiện vận hành (tốc độ, nhiệt độ, tải).
• Khởi phát đột ngột: Rung động có thể không xuất hiện cho đến khi máy vượt qua ngưỡng tốc độ hoặc tải nhất định, khi đó rung động có thể xuất hiện đột ngột và với biên độ lớn.

Chẩn đoán rung động tự kích thích bao gồm việc xác định các đỉnh không đồng bộ đặc trưng này và hiểu các cơ chế vật lý có thể gây ra sự bất ổn như vậy trong máy cụ thể.

← Quay lại Mục lục chính