理解共振现象
安装共振 是一个 谐振 安装系统（隔振器、安装导轨、支架、滑板或安装在其支架上的整个机器组件）在其自身的某一位置发生振动的情况 固有频率 在其所承载的旋转设备的激励下，整个机器会发生反弹、摇晃或滚动。当发生这种情况时，整个机器就会像刚体一样在其支架上弹跳、摇晃或滚动，其振幅远远大于在刚性地基上产生的相同压力。装有隔振器的机器最容易出现这种情况，但如果支撑结构缺乏隔振器，传统的螺栓固定安装同样会出现这种情况。 刚性无论如何，它都是隔离设计的核心问题，需要设计消除或积极管理，而不是在使用中才被发现。
1.定义：什么是安装共振？
理解安装共振的关键在于将机器及其支架本身视为一个质量弹簧系统。机器是质量，支撑结构的隔离装置或弹性是弹簧。与任何此类系统一样，该组件也有固有频率，如果运行速度或其谐波之一与其中之一重合，就会产生共振。 强制振动 被放大。支架共振与转子或轴共振的不同之处在于，整个机器或多或少是作为一个整体运动的：在支架上测量到的振动大大超过了转子本身的振动。这一特征表明问题出在支架上，而不是转子上。这与 框架共振 和 结构共振，描述了在机器框架或周围结构中产生的相同放大效应。
2.安装系统固有频率
隔离器上的刚体模式
安装在隔振器上的机器就像安装在弹簧上的刚体，而空间中的刚体有六个自由度，因此它有六个刚体固有频率。
翻译模式（三种）
- 垂直反弹： 上下运动，通常是最低频率——普通隔离系统约为 5–15 赫兹。
- 水平平移（X 和 Y）： 侧向运动，通常约为垂直反弹频率的 1.5–2 倍。
旋转模式（三种）
- 横滚： 绕纵轴旋转。
- 俯仰： 绕横轴旋转。
- 偏航： 绕垂直轴旋转。
- 频率： 一般为 10–30 赫兹，具体取决于机器的尺寸和重心位置。
耦合模式
- 如果隔振器的位置不对称，或者重心不在隔振器的中心，就会产生耦合模式。
- 平移和旋转随后会同时发生。
- 其结果是形成复杂的运动模式。
- 与非耦合的简单情况相比，这种耦合模式更难分析和修正。
3.何时发生安装共振
隔离-系统共振
这是最常见的一种情况，也是具有讽刺意味的一种情况，因为它正是由旨在减少振动的隔振器引起的：
- 设计意图 隔振器的固有频率经选择约为运行速度的三分之一至五分之一，使机器很好地落入隔振区域。
- 问题： 如果机器运行速度低于设计速度，或在启动过程中经过隔振器频率，激振力就会与该固有频率重合。
- 症状： 在接近隔振器固有频率的速度下，振动剧烈
- 期间： 仅限于特定的、通常很窄的速度带。.
导轨或滑橇共振
- 安装导轨和设备滑板本身具有弯曲模式。
- 典型频率为 15–50 赫兹，取决于跨度和刚度。
- 整个组件在挠性轨道上摇晃。.
- 这种情况在作为一个整体出厂的模块化成套设备中很常见。
支架或支撑共振
- 安装在支架上的壁挂式或吊顶式设备尤其容易出现这种情况。
- 支架或支撑臂有自己的固有频率。.
- 当运行速度与其固有频率相符时，机器的运动会被放大。
- 放大后的运动会将振动传入建筑结构本身。
4. 诊断性鉴定
关键指标
- 放大： 支架上测得的振动远大于机器本身的振动——这是该状况的典型特征。
- 摇摆或弹跳 可见的整机运动.
- 速度灵敏度 仅在狭窄的速度范围内才会加剧。
- 低频 隔离系统通常为 5-30 Hz。
- 阶段关系： 在弹跳模式下，所有安装点都会同相移动；在摇摆模式下，所有安装点都会异相移动。
诊断程序
- 确定谐振频率 从峰顶的 振动频谱.
- 对支架进行冲击测试： a 碰撞测试 显示了与运行机器无关的支架固有频率。
- 比较： 如果运行共振频率与测量到的安装固有频率一致，则确认安装共振。
- 测量多个位置 建立 相位 安装点之间的关系。
- 评估模式形状： 决定运动是弹跳、摇摆还是耦合模式。
诊断的早期关键是将支架问题与转子问题区分开来。上述特征--支架的运动量大，转子的运动量小，峰值固定在结构频率上而不是跟踪速度上--牢牢指向支架。还应注意不要将支架共振与转子共振混淆。 软脚，在这种情况下，其中一个支撑不平，会使框架变形；两者可以共存，都会产生振动。
5.解决方案
用于隔离-系统共振
改变隔振器刚度
- 更坚硬的隔离器 将固有频率提高到运行速度以上。.
- 更柔软的隔离器 如果设备可以承受较大的静态偏差，则将其降至启动范围以下。
- 遴选规则： 隔离器频率应低于最低运行速度的三分之一。
添加阻尼
- 使用带有内置 阻尼 ——弹性支架代替裸钢弹簧。
- 在隔离器上并联粘滞或摩擦阻尼器。.
- 即使无法消除频率重合，阻尼也能降低共振峰值。
改进隔离器安装
- 确保每个隔离器都正确加载，没有翘起、卡滞或空载。
- 确认隔振器适合实际设备重量，而不是假定重量。
- 检查是否有失去设计刚度的卡死或损坏的隔离器。
- 确认相对于重心的对称位置，以避免耦合模式。
针对结构安装共振
加固安装结构
- 在栏杆或滑板上增加支撑。.
- 增加支架厚度或增加桁条。.
- 缩短无支撑的跨度。.
- 将不同的安装点绑在一起，使其成为一个整体。.
更改安装配置
- 增加中间支撑以减少跨度。.
- 将安装点移至结构较坚固的部位。.
- 使用更坚固的安装硬件。.
由于所有这些动作都是通过改变固有频率来实现的，因此支撑结构的 地基刚度 是他们拉动的杠杆；一个 地基自然频率计算器 这有助于证实，加固变化确实使频率远离了运行速度。
运营解决方案
- 限速： 避免以谐振速度持续运行。.
- 快速加速： 在启动过程中快速通过共振，因此积聚的能量很少。
- 减少激励： 提高 平衡 以降低共振频率下的激振力。
6.隔离设计和耦合设备
隔振设计
良好的隔振设计通过使运行速度始终远离支架固有频率，从根本上防止支架共振：
- 频率比： 隔离器频率应满足 f隔离器 < 0.3 × f最低运营.
- 传递率： 恰好在共振时 传递率 可能会超过 10——支架会放大而不是隔离，这与其目的正好相反。
- 工作范围 所有工作频率都应高于隔离器频率的 2-3 倍，以实现有效隔离。
- 启动： 只要时间不长，启动过程中短暂的高振幅共振是可以接受的。
选择符合这些目标的隔振器是一项常规的尺寸调整工作；而 振动安装选择计算器 使悬置刚度与机器质量和速度相匹配，而 机器隔振计算器 估计由此产生的隔离效率。
耦合设备
安装在共用底板上的电机驱动设备本身也带来了自身的复杂性：
- 整个组件在其支架上具有刚体模式。
- 电机和被驱动设备通过共用的底板实现振动耦合。
- 任何一台机器都可能激发共振，无论哪个是更强的振源。
- 因此，必须将其视为一个完整的系统，而不是两台独立的机器。
7.测量和分析工具
模态分析
工作偏转形状（ODS）
- 运行阶次分析 在机器运行时可视化实际运动模式。
- 它能清晰地将安装共振与转子共振区分开来。
- 它显示了激活的模式--弹跳、摇滚或耦合。.
- 它能准确指导应在何处加固以达到最佳效果。
在现场，用于日常平衡的便携式仪器也能支持大部分工作。双通道分析仪，如 Balanset-1A 它能捕捉支架上多个点的振幅和相位，其冲击测试功能可直接测量支架的固有频率——让工程师能够确认疑似的安装共振，判断解决方案是采用更硬的支撑还是改善平衡，并在修复后进行验证。
即使是在维护良好、平衡良好的设备上，安装共振也会产生严重的振动，原因很简单，因为问题出在支架上，而不是转子上。了解安装系统（首先是隔振器）的固有频率，并使其与运行速度牢牢分开，是任何旋转设备安装中成功控制振动的关键。
