ارتعاش چیست؟
لرزش است حرکت تکراری (نوسانی). از یک شی به جلو و عقب در اطراف یک موقعیت تعادلی.
- محفظه موتور کمی تکان می خورد
- یک فن که باعث وزوز یک کانال می شود
- پلی که در باد می چرخد
- صدای وزوز تلفن (لرزش عمدی)
همه اینها ارتعاش هستند: حرکتی که جهت متناوب را تغییر می دهد و در طول زمان تکرار می شود.
چرا ارتعاش مهم است (تاثیر در دنیای واقعی)
لرزش می تواند:
- بی ضرر / عادی (موتور در حال کار مقداری لرزش دارد)
- مزاحم (صدا، ناراحتی)
- آسیب رسان (شل پیچ و مهره، جوش ترک خورده، خرابی یاتاقان، خستگی)
در سیستمهای صنعتی، ارتعاش یکی از مفیدترین شاخصهای اولیه است:
- عدم تعادل
- ناهماهنگی
- شل بودن
- مشکلات بلبرینگ/دنده
- مشکلات رزونانس
اصطلاحات کلیدی ارتعاش ("واژگان ارتعاش")
1) دامنه (ارتعاش چقدر است)
دامنه توصیف می کند اندازه از حرکت بسته به آنچه اندازه گیری می کنید، دامنه می تواند:
- جابجایی (چقدر حرکت می کند) - میکرومتر، میلی متر
- سرعت (چقدر سریع حرکت می کند) - میلی متر در ثانیه
- شتاب (چقدر سرعت تغییر می کند) - m/s² یا g
2) فرکانس (با چه سرعتی نوسان می کند)
فرکانس است چند سیکل در ثانیه، اندازه گیری شده در هرتز.
- 10 هرتز = 10 سیکل در ثانیه
- فرکانس بالاتر معمولاً "زنگ تر" به نظر می رسد و می تواند به انواع خاصی از خطا مربوط باشد.
3) فاز (رابطه زمانی)
فاز به شما می گوید چه زمانی یک سیگنال ارتعاشی نسبت به دیگری به اوج می رسد.
برای تشخیص عدم تعادل، ناهماهنگی و جهت دهی چند حسگر مفید است.
3 روش اصلی برای توصیف ارتعاش (جابجایی در مقابل سرعت در مقابل شتاب)
می توانید ارتعاش را به صورت زیر اندازه گیری کنید:
الف) جابجایی
بهترین برای: حرکت با فرکانس پایین و حرکت ساختاری (نوسان آهسته، شلی در سرعت کم)
واحدها: میکرومتر، میلی متر
ب) سرعت
بهترین برای: شدت ارتعاش کلی در بسیاری از ماشین های دوار
واحدها: mm/s (اغلب RMS)
سرعت در پایش وضعیت محبوب است زیرا با بسیاری از مسائل مکانیکی رایج در یک باند وسیع ارتباط خوبی دارد.
مرتبط: سنسورهای سرعت ارتعاش
ج) شتاب
بهترین برای: رویدادهای با فرکانس بالاتر مانند نقص و ضربه بلبرینگ
واحدها: m/s² یا g
سنسورهای شتاب (شتاب سنج ها) بسیار رایج هستند زیرا جمع و جور، باند وسیع و همه کاره هستند.
انواع ارتعاش (مهندسین چگونه آن را طبقه بندی می کنند)
1) ارتعاش رایگان در مقابل ارتعاش اجباری
- لرزش رایگان: یک سیستم پس از مختل شدن می لرزد (مثل فنری که می کشید و رها می کنید)
- لرزش اجباری: ورودی پیوسته باعث ارتعاش می شود (چرخش موتور، توری دنده، آشفتگی جریان هوا)
2) ارتعاش میرایی در مقابل ارتعاش میرایی نشده
- مرطوب شده: لرزش به تدریج کاهش می یابد (سیستم های دنیای واقعی)
- بدون میراگر: لرزش برای همیشه ادامه دارد (مدل ایده آل)
3) ارتعاش دوره ای در مقابل ارتعاش تصادفی
- دوره ای: به طور قابل پیش بینی تکرار می شود (ماشین های دوار)
- تصادفی: غیر قابل پیش بینی، طیف گسترده (تلاطم، ارتعاش جاده)
4) رزونانس (اثر "تقویت کننده")
رزونانس زمانی اتفاق میافتد که فرکانس اجباری با فرکانس طبیعی سیستم مطابقت داشته باشد و باعث افزایش چشمگیر دامنه ارتعاش شود.
به همین دلیل است که یک ماشین می تواند در یک سرعت "خوب" به نظر برسد اما در سرعت دیگر به شدت ارتعاش کند.
علل رایج لرزش در ماشین ها
تجهیزات دوار (موتور، فن، پمپ، گیربکس)
- عدم تعادل (جرم متمرکز نیست)
- ناهماهنگی (شفت ها هم خط نیستند)
- شل بودن (پایه ها، پیچ ها، پایه ها، بلبرینگ ها)
- آسیب بلبرینگ (پوشیدن، سوراخ کردن)
- مشکلات دنده (ساییدگی دندان، مشکلات مش)
- شفت خم شده یا غیرعادی بودن
- مسائل برق (نیروهای الکترومغناطیسی موتور)
سازه ها و خطوط لوله
- لرزش ناشی از جریان (تلاطم هوا/مایع)
- تکیه گاه های ضعیف یا قاب های مهاربندی ضعیف
- رزونانس کانال ها، لوله ها، پانل ها
چگونه ارتعاش اندازه گیری می شود (نمای کلی عملی)
1) حسگرها (متداول ترین)
- شتاب سنج ها (اندازه گیری شتاب)
- سنسورهای سرعت / مبدل های سرعت (سرعت ارتعاش را مستقیماً اندازه گیری کنید)
- سنسورهای جابجایی (پروب جریان گردابی، LVDT، لیزر)
2) ابزارها با سیگنال چه می کنند
- نمایش دهید شکل موج زمانی (چگونه ارتعاش در طول زمان تغییر می کند)
- محاسبه کنید RMS / اوج / اوج به اوج
- با استفاده از دامنه فرکانس تبدیل کنید FFT (فرکانس های غالب را پیدا کنید)
- روند طی هفته ها/ماه ها برای نگهداری پیش بینی تغییر می کند
واحدهای ارتعاش و معیارهای رایج
واحدهای مشترک
- جابجایی: μM، مگنی
- سرعت: میلی متر بر ثانیه
- شتاب: m/s² یا g (1 گرم ≈ 9.81 متر بر ثانیه)
واحد تبدیل: https://quickconver.com/category/length-converter/
معیارهای رایج
- RMS: نشانگر پایدار انرژی کلی (بسیار رایج)
- اوج: حداکثر گشت و گذار را ثبت می کند
- اوج به اوج: اغلب برای اندازه گیری های نوع جابجایی استفاده می شود
لرزش در مقابل نویز (به هم مرتبط هستند، نه یکسان)
- لرزش حرکت مکانیکی است
- سر و صدا تغییر فشار در هوا است
لرزش اغلب باعث ایجاد نویز می شود (ساختارها صدا را منتشر می کنند) و کاهش ارتعاش معمولاً باعث کاهش نویز می شود.
نحوه کاهش لرزش (روش های سطح بالا)
- تعادل قطعات چرخان
- تراز کردن شفت ها به درستی
- پایه ها را محکم کنید / سفتی پایه را بهبود بخشید
- یاتاقان ها/دنده های فرسوده را تعویض کنید
- اضافه کنید میرایی مواد یا جدا کننده ها
- برای جلوگیری از رزونانس سرعت کار را تغییر دهید
- طراحی مجدد ساختار (سفت کردن، مهاربندی، اضافه کردن جرم، تغییر فرکانس طبیعی)
سوالات متداول: ارتعاش چیست؟
1) آیا تمام ارتعاشات مشکل دارند؟
خیر. بسیاری از ماشین ها ارتعاش پایه معمولی دارند. کلید این است تغییر روندمولفه های فرکانس غیر طبیعی یا افزایش شدت کلی.
2) ساده ترین راه برای نظارت بر ارتعاش در صنعت چیست؟
یک رویکرد رایج است شتاب سنج تغذیه یک نمایشگر ارتعاشی که RMS را محاسبه کرده و آن را در طول زمان تغییر می دهد (اغلب با آلارم).
3) چرا مهندسان اغلب از سرعت ارتعاش (mm/s) استفاده می کنند؟
سرعت اغلب یک شاخص کلی قوی برای سلامت ماشین دوار است و به طور گسترده برای روند کلی شدت ارتعاش استفاده می شود.
4) رزونانس به زبان ساده چیست؟
رزونانس زمانی است که یک سیستم در فرکانس طبیعی خود "هل" می شود و باعث می شود ارتعاش بسیار بزرگتر شود - مانند فشار دادن یک تاب در زمان مناسب.
