Rezonance - Skrytá hrozba

Provedli jste řádné vyvážení ( pro jistotu dvakrát), ustavení, zkontrolovali uchycení a váš stroj stále vibruje jako stará pračka bez zjevné příčiny... Příčinou je pravděpodobně rezonance.

MECHANICKÁ REZONANCE je tendence mechanického systému reagovat s větší amplitudou, když frekvence jeho kmitů odpovídá vlastní frekvenci kmitání systému, než při jiných frekvencích. Pro každý mechanický objekt existují vlastní frekvence, při kterých tento objekt kmitá snadněji a silněji než při jiných frekvencích.

Můžete se o tom přesvědčit v každodenním životě. Například ve vašem autě může být něco, co příliš nevibruje, ale pokud provedete malou změnu otáček motoru, uslyšíte mnohem silnější vibrace. To je příklad, kdy se otáčky motoru blíží vlastní frekvenci věci, která vibruje. Provozovat stroje v blízkosti jejich přirozených frekvencí je velmi nebezpečné, protože i malá nevyváženost může vyvolat extrémně vysoké vibrace. To může stroj velmi snadno zničit. S problémem rezonance se obvykle setkáváme u základů/rámů stroje. Když se otáčky stroje blíží k vlastní frekvenci rámu, pak naměříme vysoké vibrace bez viditelného důvodu. Tým údržby obvykle provede všechny standardní postupy, jako je vyvážení, ustavení a kontrola uložení ložisek, ale vibrace zůstávají stále vysoké.

Příčinou je problém s rezonancí. Nyní bych vám rád popsal, jak používat měření rezonance pomocí bump testu. Je to ideální měření pro situace, kdy máte podezření na problém s rezonancí. Pro tuto jednoduchou ukázku jsme použili ocelový nosník. Představte si, že se jedná o základ stroje. Použili jsme standardní akcelerometr 100 mV/g a kladivo. Analyzátory vibrací Adash VA4Pro a VA5Pro obsahují velmi intuitivní mód rázového testu. Není třeba provádět žádná nastavení. Stačí umístit snímač na měřený objekt a udeřit do něj kladivem. Podívejme se na výsledný graf. [1] Vysoké špičky na spektru představují vlastní frekvence, v našem případě 100 Hz a 280 Hz. Pokud se otáčky stroje pohybují v blízkosti těchto dvou frekvencí, nastane problém s rezonancí. Vlastní frekvenci můžeme posunout a problém vyřešit zesílením konstrukce tak, abychom změnili vlastní frekvenci. Můžeme například přidat další podpěru uprostřed a vlastní frekvence se sníží. [2] V reálném světě by se k základům stroje přivařila pevná podpěra a vlastní frekvence by se nejen snížily, ale také přeladily. Každý mechanický objekt má své modální tvary. Vysvětlím to na tomto jednoduchém volném nosníku (obrázek 1). První modální tvar je tento: vidíme dva uzly a tři antiuzly. Další modální tvary mají více uzlů a více antiuzlů. Prozatím však budeme uvažovat pouze první z nich, jehož vlastní frekvence je nejnižší vlastní frekvence z naměřeného grafu. Na našem ocelovém nosníku jsme označili několik bodů a na každé značce jsme změřili amplitudu. Délka každé šipky je úměrná hodnotě g v daném bodě. Nyní vidíte první modální tvar, který jsme získali ze skutečných měření (obrázek 2).

U jednoduchých objektů lze modální tvary vypočítat, ale u složitých konstrukcí to není možné, je třeba je změřit. Rám jsme analyzovali tak, že jsme do něj udeřili kladivem. Když je stroj v provozu, můžete také měřit úrovně vibrací v každém bodě. V tomto případě není rám buzen kladivem, ale provozními otáčkami. Úrovně vibrací nebudou ve všech bodech stroje stejné. Změřte je všechny a znovu nakreslete šipky, získáte první provozní tvar kmitů stroje. Pro zjištění dalších tvarů provozních kmitů musíte znát spektrum vibrací v každém bodě. Znalost tvarů kmitů stroje je důležitá pro pochopení stroje.

Analyzátory ADASH obsahují režim ADS. Ten umožňuje tyto tvary kmitů velmi jednoduše měřit a následně výsledky názorně animovat. V dalším příkladu vám ukážu, proč je důležité znát tvary kmitů, které jsou příčinou problému s vibracemi. Použili jsme shaker a gumovou šňůru. První vlastní frekvence je 10 Hz a můžete si prohlédnout první modální tvar kmitů (obrázek 3). Pokud potřebuji snížit úroveň vibrací, mohu na mnoho míst přidat podporu a bude to fungovat. Někdy však může být problémem spíše druhý modální tvar než první. Nyní vidíte druhou vlastní frekvenci (obrázek 4). Umístění podpěry je nyní mnohem důležitější. Pokud ji přidám doprostřed, vibrace zůstanou nezměněny. Vraťme se k našemu prvnímu příkladu s ocelovým nosníkem. Původní celková vibrace byla 6,34 g. Přidali jsme podporu doprostřed a hlavní vlastní frekvence na 100 Hz se snížila přibližně 4krát. Druhá vlastní frekvence na 280 Hz se však snížila jen asi 2krát a nyní ovlivňuje náš rám téměř stejně jako první vlastní frekvence. Celkové kmitání je nyní 3,19 g. Pak jsme přesunuli podporu ze středu do 1/3 cesty mezi krajní pilíře. Nové vlastní frekvence vypadají takto. [3] Vidíte, že první vlastní frekvence zůstala stejná, ale druhá se více snížila. Celkové kmitání se snížilo na 2,56 g.

MĚŘENÍ RAZOVÝM TESTEM JE IDEÁLNÍ MĚŘENÍ PRO SITUACE, KDY MÁTE PODEZŘENÍ NA PROBLÉM S REZONANCÍ.

Resonance - pic 1