ما هو الاهتزاز: (التعريف والأنواع والوحدات والأسباب وكيفية قياسه)

ما هو الاهتزاز؟

اهتزاز يكون الحركة المتكررة (المتذبذبة). من كائن ذهابا وإيابا حول موقف التوازن.

• الإسكان المحرك يهز قليلا
• مروحة تسبب طنين في القناة
• جسر يتمايل في الريح
• طنين الهاتف (اهتزاز متعمد)

كل هذه هي اهتزازات: حركة تغير الاتجاه وتتكرر مع مرور الوقت.

لماذا يهم الاهتزاز (تأثير العالم الحقيقي)

يمكن أن يكون الاهتزاز:

• غير مؤذية/عادية (المحرك الجاري لديه بعض الاهتزاز)
• مزعج (الضوضاء، الانزعاج)
• ضارة (البراغي السائبة، اللحامات المتشققة، فشل المحمل، التعب)

في الأنظمة الصناعية، يعد الاهتزاز أحد المؤشرات المبكرة الأكثر فائدة لما يلي:

• عدم التوازن
• اختلال
• رخاوة
• مشاكل المحمل/العتاد
• مشاكل الرنين

مصطلحات الاهتزاز الرئيسية ("مفردات الاهتزاز")

1) السعة (حجم الاهتزاز)

يصف السعة مقاس من الحركة. اعتمادًا على ما تقيسه، يمكن أن تكون السعة:

• النزوح (إلى أي مدى يتحرك) - ميكرومتر، مم
• سرعة (مدى سرعة تحركه) — مم/ث
• تسريع (مدى سرعة تغير السرعة) - م/ث² أو ز

2) التردد (مدى سرعة التذبذب)

التردد هو كم عدد الدورات في الثانية، تقاس في هرتز.

• 10 هرتز = 10 دورات في الثانية
• عادةً ما يكون التردد العالي "أكثر طنينًا" ويمكن أن يرتبط بأنواع معينة من الأخطاء.

3) المرحلة (علاقة التوقيت)

المرحلة تخبرك متى إشارة اهتزاز واحدة تصل إلى ذروتها بالنسبة إلى أخرى.
إنه مفيد لتشخيص عدم التوازن، واختلال المحاذاة، واتجاه أجهزة الاستشعار المتعددة.

الطرق الثلاث الرئيسية لوصف الاهتزاز (الإزاحة مقابل السرعة مقابل التسارع)

يمكنك قياس الاهتزاز على النحو التالي:

أ) النزوح

الأفضل لـ: الحركة ذات التردد المنخفض والحركة الهيكلية (التأثير البطيء، الارتخاء عند السرعة المنخفضة)
الوحدات: ميكرومتر، مم

ب) السرعة

الأفضل لـ: شدة الاهتزاز الشاملة في العديد من الآلات الدوارة
الوحدات: مم/ثانية (غالبًا RMS)

تحظى السرعة بشعبية كبيرة في مراقبة الحالة لأنها ترتبط جيدًا بالعديد من المشكلات الميكانيكية الشائعة عبر نطاق عريض.

متعلق ب: مجسات سرعة الاهتزاز

ج) التسارع

الأفضل لـ: أحداث عالية التردد مثل تحمل العيوب والتأثيرات
الوحدات: م/ث² أو ز

تعد أجهزة استشعار التسارع (مقاييس التسارع) شائعة للغاية لأنها صغيرة الحجم وواسعة النطاق ومتعددة الاستخدامات.

أنواع الاهتزازات (كيف يصنفها المهندسون)

1) الاهتزاز الحر مقابل الاهتزاز القسري

• الاهتزاز الحر: يهتز النظام بعد إزعاجه (مثل الزنبرك الذي تسحبه وتحرره)
• الاهتزاز القسري: يؤدي الإدخال المستمر إلى حدوث اهتزاز (دوران المحرك، شبكة التروس، اضطراب تدفق الهواء)

2) الاهتزاز المخمد مقابل الاهتزاز غير المخمد

• مبللة: يقلل الاهتزاز تدريجيًا (أنظمة العالم الحقيقي)
• غير مخمد: يستمر الاهتزاز إلى الأبد (النموذج المثالي)

3) الاهتزاز الدوري مقابل الاهتزاز العشوائي

• دورية: يتكرر بشكل متوقع (الآلات الدوارة)
• عشوائي: غير متوقعة، واسعة النطاق (الاضطرابات، اهتزاز الطريق)

4) الرنين (تأثير "المضخم")

صدى يحدث عندما يتطابق التردد القسري مع التردد الطبيعي للنظام، مما يؤدي إلى ارتفاع سعة الاهتزاز بشكل كبير.

ولهذا السبب قد تبدو الآلة "جيدة" عند سرعة معينة ولكنها تهتز بشدة عند سرعة أخرى.

الأسباب الشائعة للاهتزاز في الآلات

المعدات الدوارة (المحركات، المراوح، المضخات، علب التروس)

• عدم التوازن (الكتلة غير مركزية)
• اختلال (الأعمدة ليست على خط واحد)
• رخاوة (يتصاعد، البراغي، قاعدة، محامل)
• تحمل الضرر (ارتداء، تأليب)
• قضايا العتاد (تآكل الأسنان، مشاكل في الشبكة)
• رمح عازمة أو الانحراف
• القضايا الكهربائية (القوى الكهرومغناطيسية الحركية)

الهياكل وخطوط الأنابيب

• الاهتزاز الناجم عن التدفق (اضطراب الهواء/السائل)
• دعامات ضعيفة أو إطارات سيئة التثبيت
• رنين القنوات والأنابيب والألواح

كيفية قياس الاهتزاز (نظرة عامة عملية)

1) أجهزة الاستشعار (الأكثر شيوعًا)

• مقاييس التسارع (قياس التسارع)
• أجهزة استشعار السرعة / محولات السرعة (قياس سرعة الاهتزاز مباشرة)
• أجهزة استشعار الإزاحة (مسبار التيار الدوامي، LVDT، الليزر)

2) ما تفعله الأدوات بالإشارة

• يعرض الوقت الموجي (كيف يتغير الاهتزاز مع مرور الوقت)
• حساب RMS / الذروة / الذروة إلى الذروة
• تحويل إلى مجال التردد باستخدام تحويل فوري مباشر (ابحث عن الترددات السائدة)
• يتغير الاتجاه على مدار الأسابيع/الأشهر للصيانة التنبؤية

وحدات الاهتزاز والمقاييس المشتركة

الوحدات المشتركة

• النزوح: ميكرون, مم
• سرعة: مم/ثانية
• تسريع: م/ث² أو ز (1 جم ≈ 9.81 م/ث²)

تحويل الوحدات: https://quickconver.com/category/length-converter/

المقاييس المشتركة

• RMS: مؤشر مستقر للطاقة الإجمالية (شائع جدًا)
• قمة: يلتقط أقصى رحلة
• من الذروة إلى الذروة: غالبا ما تستخدم لقياسات نوع النزوح

الاهتزاز مقابل الضوضاء (إنهما مرتبطان، وليس متطابقان)

• اهتزاز هي حركة ميكانيكية
• ضوضاء هو اختلاف الضغط في الهواء

غالبًا ما يتسبب الاهتزاز في حدوث ضوضاء (تصدر الهياكل صوتًا)، كما يؤدي تقليل الاهتزاز عادةً إلى تقليل الضوضاء.

كيفية تقليل الاهتزاز (طرق عالية المستوى)

• توازن الأجزاء الدوارة
• محاذاة مهاوي بشكل صحيح
• تشديد الحوامل / تحسين صلابة القاعدة
• استبدل المحامل/التروس البالية
• يضيف التخميد المواد أو العوازل
• قم بتغيير سرعة التشغيل لتجنب الرنين
• إعادة تصميم الهيكل (التصلب، الدعامة، إضافة الكتلة، تغيير التردد الطبيعي)

الأسئلة الشائعة: ما هو الاهتزاز؟

1) هل كل الاهتزازات مشكلة؟

لا، فالعديد من الآلات تتمتع باهتزازات أساسية عادية. المفتاح هو تغيير الاتجاهأو مكونات تردد غير طبيعية أو ارتفاع في الخطورة بشكل عام.

2) ما هي أبسط طريقة لمراقبة الاهتزازات في الصناعة؟

النهج المشترك هو التسارع تغذية جهاز مراقبة الاهتزاز الذي يحسب RMS ويوجهه بمرور الوقت (غالبًا باستخدام الإنذارات).

3) لماذا يستخدم المهندسون سرعة الاهتزاز (mm/s) كثيرًا؟

غالبًا ما تكون السرعة مؤشرًا عامًا قويًا على صحة الآلة الدوارة وتستخدم على نطاق واسع لاتجاه شدة الاهتزاز بشكل عام.

4) ما هو الرنين بعبارات بسيطة؟

يحدث الرنين عندما يتم "دفع" النظام إلى تردده الطبيعي، مما يتسبب في زيادة الاهتزاز بشكل أكبر - مثل دفع الأرجوحة في التوقيت المناسب.