Cộng hưởng cấu trúc là gì? Hệ thống hỗ trợ rung động • 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 cấu trúc là gì? Hệ thống hỗ trợ rung động • 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 cấu trúc là gì? Rung động của hệ thống hỗ trợ

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về cộng hưởng cấu trúc

Định nghĩa: Cộng hưởng cấu trúc là gì?

Cộng hưởng cấu trúc là một tình trạng mà rung động tần số từ máy móc quay (chẳng hạn như tốc độ chạy 1×, 2× từ sự không thẳng hàng, hoặc tần số lưỡi dao đi qua) phù hợp với tần số tự nhiên của cấu trúc hỗ trợ không quay—bao gồm khung máy, tấm đế, bệ đỡ, nền móng, hoặc thậm chí các công trình lân cận. Khi sự trùng khớp tần số này xảy ra, sự cộng hưởng khuếch đại độ rung của cấu trúc lên mức vượt xa mức mà các thành phần quay tự trải qua.

Cộng hưởng cấu trúc đặc biệt gây ra vấn đề vì nó có thể khiến một cỗ máy được cân bằng tốt và căn chỉnh chính xác trông có vẻ như gặp vấn đề rung động nghiêm trọng. Độ rung động cao nằm trong cấu trúc, không nhất thiết là dấu hiệu của trục rotor, nhưng chuyển động của cấu trúc có thể phản hồi lại, ảnh hưởng đến hoạt động của rotor và gây ra hư hỏng cơ học thực sự theo thời gian.

Cộng hưởng cấu trúc xảy ra như thế nào

Cơ chế cộng hưởng

  1. Nguồn kích thích: Máy móc quay tạo ra lực tuần hoàn (từ mất cân bằng, sai lệch, v.v.)
  2. Truyền lực: Các lực này truyền qua ổ trục để hỗ trợ cấu trúc
  3. Tần suất phù hợp: Nếu tần số kích thích ≈ tần số tự nhiên của cấu trúc
  4. Tích lũy năng lượng: Cấu trúc hấp thụ năng lượng qua nhiều chu kỳ
  5. Khuếch đại: Biên độ rung động tăng lên, chỉ bị giới hạn bởi cấu trúc giảm chấn
  6. Hiệu ứng quan sát được: Cấu trúc rung động ở biên độ cao hơn 5-50 lần so với lực đầu vào thông thường tạo ra

Dải tần số điển hình

  • Chế độ nền tảng: Thông thường là 5-30 Hz cho nền móng công nghiệp điển hình
  • Chế độ đế: 20-100 Hz tùy thuộc vào kích thước và cấu trúc
  • Chế độ bệ đỡ: 30-200 Hz cho các giá đỡ ổ trục thông thường
  • Chế độ Khung/Bìa: 50-500 Hz cho tấm kim loại và vỏ bọc

Các tình huống cộng hưởng phổ biến

1X Cộng hưởng tốc độ chạy

  • Ví dụ: Máy chạy ở tốc độ 1800 vòng/phút (30 Hz), tần số tự nhiên cơ bản ở 28-32 Hz
  • Triệu chứng: Độ rung rất cao mặc dù cân bằng tốt
  • Tác dụng: Ngay cả sự mất cân bằng còn lại nhỏ cũng tạo ra chuyển động cấu trúc lớn
  • Giải pháp: Thay đổi độ cứng của nền móng, thêm lực giảm chấn hoặc thay đổi tốc độ vận hành

Cộng hưởng 2X (Tần số sai lệch)

  • Sự sai lệch tạo ra sự kích thích tần số 2x
  • Nếu 2× khớp với chế độ cấu trúc, sự khuếch đại xảy ra
  • Độ rung cao có thể bị chẩn đoán nhầm là sự sai lệch nghiêm trọng
  • Cải thiện sự liên kết có ích nhưng không loại bỏ được sự cộng hưởng

Cộng hưởng tần số truyền qua cánh/cánh quạt

  • Quạt, máy bơm, tua bin tạo ra tần số quay của cánh quạt (N × RPM, trong đó N = số cánh quạt)
  • Thường trong phạm vi 50-500 Hz
  • Có thể kích thích các chế độ cấu trúc trong dải tần số này
  • Tiếng lạch cạch hoặc tiếng vo ve tần số cao

Nhận dạng chẩn đoán

Các triệu chứng của cộng hưởng cấu trúc

  • Rung động không cân xứng: Độ rung của kết cấu cao hơn nhiều so với độ rung của ổ trục
  • Phạm vi tốc độ hẹp: Độ rung cao chỉ ở tốc độ cụ thể (±5-10%)
  • Sự phụ thuộc theo hướng: Nghiêm trọng theo một hướng, tối thiểu theo hướng vuông góc (hình dạng chế độ phù hợp)
  • Sự phụ thuộc vào vị trí: Độ rung thay đổi rất nhiều trên bề mặt cấu trúc (các bụng sóng so với các nút sóng)
  • Hiệu ứng chịu lực tối thiểu: Vòng bi và rôto có thể cho thấy độ rung chấp nhận được trong khi cấu trúc bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Xét nghiệm chẩn đoán

1. Kiểm tra va đập (Bump Test)

  • Đập cấu trúc bằng búa, đo phản ứng
  • Xác định tất cả các tần số tự nhiên của cấu trúc
  • So sánh với tần số hoạt động của máy
  • Kiểm tra xác định nhất cho cộng hưởng cấu trúc

2. So sánh vị trí đo lường

  • Đo độ rung tại vỏ ổ trục (gần nguồn)
  • Đo tại chân đế, đế bệ, móng
  • Nếu rung động kết cấu >> rung động ổ trục, biểu thị cộng hưởng kết cấu
  • Khả năng truyền dẫn > 2-3 cho thấy sự khuếch đại cộng hưởng

3. Hình dạng lệch vận hành (ODS)

  • Đo độ rung tại nhiều điểm trên cấu trúc cùng lúc
  • Tạo hình ảnh động về chuyển động của cấu trúc
  • Tiết lộ chế độ cấu trúc nào đang hoạt động
  • Xác định các nút và bụng

Giải pháp và Giảm thiểu

Tách tần số

Thay đổi tốc độ hoạt động

  • Nếu thiết bị có tốc độ thay đổi, hãy vận hành tránh xa cộng hưởng
  • Thay đổi kích thước ròng rọc động cơ để điều chỉnh tốc độ
  • Sử dụng VFD để chọn tốc độ không cộng hưởng
  • Có thể không thực tế nếu tốc độ được xác định bởi yêu cầu của quy trình

Sửa đổi tần số tự nhiên của cấu trúc

  • Thêm khối lượng: Giảm tần số tự nhiên (f ∝ 1/√m)
  • Thêm độ cứng: Tăng tần số tự nhiên (f ∝ √k)
  • Xóa vật liệu: Trong một số trường hợp, việc giảm khối lượng có thể thay đổi cộng hưởng
  • Sửa đổi cấu trúc: Thêm giằng, miếng đệm hoặc gia cố

Bổ sung giảm chấn

Giảm chấn lớp bị ràng buộc

  • Vật liệu giảm chấn nhớt đàn hồi liên kết với cấu trúc
  • Hiệu quả cho các tấm kim loại và khung
  • Giảm biên độ đỉnh cộng hưởng
  • Các phương pháp xử lý giảm chấn có sẵn trên thị trường

Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh

  • Thêm hệ thống lò xo khối lượng thứ cấp được điều chỉnh theo tần số có vấn đề
  • Hấp thụ năng lượng, giảm rung động của cấu trúc chính
  • Hiệu quả nhưng cần thiết kế và điều chỉnh cẩn thận

Vật liệu giảm chấn kết cấu

  • Tấm đệm cao su hoặc bộ cách ly tại các vị trí chiến lược
  • Hợp chất giảm chấn được áp dụng cho bề mặt
  • Bộ giảm chấn ma sát tại các khớp nối

Sự cách ly

  • Lắp đặt bộ giảm chấn giữa máy và nền móng
  • Tách rung động của máy khỏi cấu trúc
  • Có hiệu quả nếu tần số tự nhiên của bộ cách ly < 0,5× tần số kích thích
  • Cần thiết kế cẩn thận để tránh tạo ra các vấn đề cộng hưởng mới

Giảm sự kích thích

  • Cải thiện cân bằng chất lượng để giảm sự kích thích 1×
  • Căn chỉnh chính xác để giảm kích thích 2 lần
  • Sửa chữa các vấn đề cơ học làm giảm biên độ cưỡng bức
  • Giảm triệu chứng nhưng không loại bỏ được khả năng cộng hưởng

Phòng ngừa trong thiết kế

Tiêu chí thiết kế móng

  • Tần số tự nhiên nền tảng > 2 lần tần số hoạt động tối đa (tránh cộng hưởng ở trên)
  • Hoặc < 0,5× tần số hoạt động tối thiểu (nền móng biệt lập)
  • Tránh phạm vi 0,5-2,0 nơi có khả năng xảy ra cộng hưởng
  • Bao gồm phân tích động trong giai đoạn thiết kế

Thiết kế kết cấu

  • Thiết kế để có độ cứng phù hợp với tần số ép buộc
  • Tránh các cấu trúc có tải trọng nhẹ dễ gây ra cộng hưởng
  • Sử dụng gân và vải lót để tăng tần suất
  • Cân nhắc việc bổ sung khả năng giảm chấn vốn có (vật liệu tổng hợp, mối nối có ma sát)

Cộng hưởng kết cấu có thể biến các nguồn rung động nhỏ thành các vấn đề lớn thông qua hiệu ứng khuếch đại. Việc xác định cộng hưởng kết cấu thông qua thử nghiệm tác động và đo lường vận hành, kết hợp với các chiến lược giảm thiểu phù hợp, là điều cần thiết để đạt được mức độ rung động chấp nhận được trong các cơ sở lắp đặt mà động lực học kết cấu ảnh hưởng đáng kể đến hành vi rung động tổng thể của máy móc.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp