Тэарэтычныя пытанні

Тэарэтычныя пытанні

Паглынанне вібрацый ці ізаляцыя вібрацый? Абодва тэрміны часта выкарыстоўваюцца, аднак існуюць розніцы, якія мы хацелі б тут каротка растлумачыць.

Паглынанне вібрацый – Уласцівасці паглынаньня

Эластычныя матэрыялы, вырабленыя з гумовы і поліурэтанавых матэрыялаў, валодаюць уласцівасцямі паглынаньня, якія пераўтвараюць частку энергіі руху ў цепла. У тэхніцы вібрацый гэтыя ўласцівасці эластарэваў выкарыстоўваюцца для зніжэння астатніх сіл, якія ўздзейнічаюць на навакольнае асяроддзе, праз скачок спружыны.

У выпадку гарманічных або стохастычных ўзбуджэнняў скачкі спружыны абмяжоўваюцца ўласцівасцямі паглынаньня гумовы ў выпадку рэзанансу, што прадухіляе моцнае выкідванне, як у выпадку сталёвай спружыны. Тым не менш, варта заўважыць, што вельмі вялікія дынамічныя нагрузкі пры высокіх скачках і частотах вібрацый могуць прывесці да моцнага разагрэву эластарэву, што можа яго пашкодзіць.

Ізаляцыя вібрацый – Уласцівасці спрэжастасці

У большасці выпадкаў эластычныя мацавання датычацца ізаляцыі вібрацый. Актыўна або пасіўна зніжаецца перанос механічных вібрацый паміж канструкцыйнымі элементамі або ў навакольнае асяроддзе з мэтай зніжэння негатыўных нагрузак на людзей і машыны.

У ізаляцыі вібрацый выкарыстоўваюцца ўласцівасці спрэжастасці эластычных мацаванняў. Добра распрацаваная ізаляцыя вібрацый з’яўляецца ключавой. У прыватнасці, суадносіны паміж уласнай частатой ўшчыльнення і частатой ўзбуджэння маюць вялікае значэнне.

Што выклікае вібрацыі?

Найчасцейай прычынай вібрацый у нашай практыцы з’яўляюцца вібруючыя няроўнавагі ў круцімых машынах. Няроўнавага ўзнікае, калі круцімая маса не роўна размеркавана вакол восі кручэння. Напрыклад, электрарухавікі маюць з прыроды нізкую няроўнавагу, у той час як дышлавыя рухавікі маюць вышэйшую няроўнавагу.

Вібруючыя няроўнавагі выклікаюць вібрацыі ўсяго прыбора, што называецца гарманічным ўзбуджэннем вібрацый. Напрамак вібрацый ляжыць у абодвух восях плоскасці кручэння. Напрыклад, круцімыяся няроўнавагі ў вертыкалі і гарызанталі генеруюць вертыкальныя і гарызантальныя вібрацыі.

Пункты падпора прыбора дадаткова нагружаюцца дынамічнымі сіламі, якія вынікаюць з цэнтрабежнай сілы вібруючай няроўнавагі, акрамя статычных нагрузак, якія вынікаюць з масы.

Прыклад працяжэння сілы вібрацыі падчас гарманічнай стымуляцыі.

Гэта дынамічная сіла можа пераносіцца на акружаючыя канструкцыйныя элементы ў выглядзе гуку цвёрдага цела пры жорсткім злучэнні або ўшчыльненні і часта з’яўляецца галоўнай прычынай праблем з вібрацыямі, якія часта сустракаюцца ў зусім іншым месцы. Ізаляцыя вібрацый праз эластычныя мацаванняў пры адпаведным праектаванні зніжае перанос гэтых дынамічных сіл.

Характарыстыкі для гарманічных вібрацый:

– частата (хуткасць кручэння няроўнавагі)

– скачок вібрацый

– паскарэнне вібрацый.

Узбуджэнне ўдарнае

Рухаючыся і перасоўваючыся масы ў машыне, якія моцна паскараюцца або запавольваюцца, генеруюць імпульс удара. Прыкладам з’яўляюцца пресы для рэзкі і лінейныя вядзенні ў абарабіцтвах.

Прыклад працяжэння скачка вібрацый пры ўдарным ўзбуджэнні ў паўмаасавым прэсу.

Пабуджэнне адбываецца праз імпульс удара ў напрамку паскарэння ў прасторы. Дзякуючы эластычнаму мацаванню магчыма ізаляцыя ўдару праз зніжэнне астатніх сіл, якія ўздзейнічаюць на суседнюю частку канструкцыі, дзякуючы здольнасці эластычных мацаванняў паглынаць энергію.

Характарыстычныя параметры ўдарнага ўзбуджэння:

– маса

– паскарэнне

– працягласць імпульса

– парадак імпульсаў

– форма імпульса і астатнія паскарэнні

Ці ўплывае эластычны ізалятар на скачок машыны?

Скачок у выпадку гарманічнай стымуляцыі, выкліканы круцімся няроўнавагай, залежыць выключна ад няроўнавагі масы круцімся і агульнай масы вібруючага прыбора. Ён не залежыць ад хуткасці кручэння няроўнавагі. Калі абедзве гэтыя велічыні вядомыя, можна вылічыць скачок (або падвойны скачок) вібрацый.

Прыклад працяжэння перамяшчэння падчас гарманічнай стымуляцыі.

Аднак вышэйпрыведзеная прынцып дзейнічае толькі тады, калі вібруючая маса можа свабодна вібраваць. Тут таксама гаворыцца пра “усталяваную сістэму”. Ізаляцыя вібрацый жа патрабуе менавіта таго, каб вібруючая маса магла свабодна вібраваць. Гэты эфект дасягаецца праз адпаведную наладку спрэжастасці ўшчыльнення.

Частотная характарыстыка

У частотнай характарыстыцы можна вельмі добра прадставіць паводзіны дынамічных велічынь, такіх як скачок, хуткасць вібрацый і паскарэнне вібрацый у залежнасці ад частаты стымуляцыі (г.зн. хуткасці кручэння няроўнавагі).

Прыклад частотнай характарыстыкі скачка вібрацый пры нізка наладжанай ізаляцыі.

Прыклад частотнай характарыстыкі скачка вібрацый пры высока наладжанай ізаляцыі.

Прыведзеныя вышэй графікі адлюстроўваюць частотныя характарыстыкі скачка вібрацый для эластычнага ўшчыльнення з нізкім (мяккім) і высокім (цвёрдым) настроем. Эластычнае ўшчыльненне з нізкім настройкай было распрацавана з уласнай частатой каля 9 Гц, у той час як эластычнае ўшчыльненне з высокім настройкай мае ўласную частату каля 50 Гц. Скачок вібрацый у ўсталяваным стане складае каля 1,2 мкм для абодвух выпадкаў.

У вобласцях частот, адпаведных уласным частотам ушчыльненняў, сістэма пачынае вібраваць. Затым скачок вібрацый змяншаецца да тэарэтычна вызначанай велічыні на падставе няроўнавагі і масы, а пасля гэтага вібруе з гэтай пастаяннай велічынёй. Гэты тыповае паводзіны вядома, напрыклад, з назіранняў падчас разганяльні пральні ў рэжыме цэнтрафугавання. Умова неабходная для ізаляцыі гарманічных вібрацый заключаецца ў тым, што сістэма павінна быць здольна свабодна вібраваць.

Наладка ўласнай рэзананснай частаты сістэмы. Што гэта азначае на практыцы?

Наладка эластычнага ўшчыльнення заўсёды мае значны ўплыў на паводзіны вібрацый машыны. Каб ізаляваць вібрацыі, якія вынікаюць з кручовай няроўнавагі, заўсёды неабходна ўсталяваць нізкую (мяккую) частату наладкі. Частата наладкі ўшчыльнення павінна быць як мага ніжэйшай у параўнанні з найніжэйшай частатой ўзбуджэння ў тыпавым рабочым дыяпазоне машыны.

Дзякуючы гэтаму крытычны вобласць узмацнення падчас разганяльні машыны пераадольваецца адносна хутка, а ў дыяпазоне намінальных абаротаў адбываецца добрая ізаляцыя вібрацый. Добрая ізаляцыя вібрацый заўсёды прыводзіць да свабоднага вібравання машыны ў дыяпазоне яе ўзбуджэння. Скачок вібрацый машыны можна знізіць толькі шляхам змяншэння ўзбуджэння (няроўнавагі).

Прымяненне паглынальнікаў вібрацый

Тэрміны “паглынальнік вібрацый”, “ізалятар вібрацый”, “вібраізалятар” або “эластычнае ўшчыльненне” адносяцца ў агульным да кампанентаў, якія зніжаюць механічныя вібрацыі і структурны гук.

Ізаляцыя вібрацый

Важным прымяненнем паглынальнікаў вібрацый з’яўляецца ізаляцыя механічных вібрацый паміж двума канструкцыйнымі элементамі. У ізаляцыі вібрацый выкарыстоўваюцца ўласцівасці спрэжастасці эластычнага ўшчыльнення. Практычныя прыклады ўключаюць мацаванні кампэсараў, кандыцыянавання, вентылятараў, каґенерацыйных цеплавых вытворчых блокаў і адчувальных вымярэнняў.

Тыпы вібраізаляцыі:

Існуе актыўная і пасіўная ізаляцыя. У актыўнай ізаляцыі навакольнае асяроддзе абараняецца ад вібрацый, выкліканых канструкцыйным элементам, у той час як у пасіўнай ізаляцыі адбываецца супрацьдзеянне з боку ўнутраных канструкцый вібраізалятараў.

Важнымі параметрамі механічных вібрацый з’яўляюцца параметры, такія як:

– уласная рэзанансная частата

– частата ўзбуджэння

– скачок вібрацый

– хуткасць вібрацый

Якасць ізаляцыі вібрацый выяўляецца з дапамогай паказчыка ізаляцыі або паказчыка паглынаньня структурных вібрацый. Добра спланаваная і наладжаная ізаляцыя вібрацый неабходная для дасягнення эфектыўнай ізаляцыі вібрацый. Асаблівую ролю адыгрывае суадносіны паміж уласнай частатой ўшчыльнення і частатой ўзбуджэння ў дадзеным праекце або прымяненні.

Паглынанне вібрацый і паглынанне ўдарных сілы

У паглынанні вібрацый і паглынанні ўдарных сілы частка кінетычнай энергіі пераўтвараецца ў цеплавую энергію. Дзякуючы гэтаму астатнія сілы ў выпадку ўдарных сілы або скачкоў у рэзанансе гарманічных вібрацый могуць быць зніжаны. У гэтых прымяненнях выкарыстоўваюцца ўласцівасці паглынаньня эластычнага ўшчыльнення, г.зн. вібраізалятара.

Што такое праектаванне і наладка вібрацыйнай сістэмы?

Эластычнае ўшчыльненне вібруючай масы мае значны ўплыў на характарыстыку вібрацый масы і на перанос вібрацый у навакольнае асяроддзе. Гэта можна добра растлумачыць, уявіўшы, што вібруючую масу пастаянна прымацоўваем да стабільнага падлогі. Гэтая маса будзе вібраваць з практычна нявіднымі выхіленнямі. Аднак вібрацыі масы пераходзяць амаль незмененыя ў падлогу і могуць з’явіцца ў іншым месцы, напрыклад, выклікаючы вібрацыі поручняў. Эластычнае ўшчыльненне, якое дазваляе ізаляцыю вібрацый, забяспечвае, што маса вібруе свабодна ў адпаведнасці з яе ўзбуджэннем, а таксама зніжае перанос вібрацый у навакольнае асяроддзе.

Каб эластычнае ўшчыльненне (вібраізалятар) магло задаволіць патрабаванні ізаляцыі вібрацый, важна прымяненне адпаведных ўшчыльненняў (ізалятараў). Кожны выпадак мае свае ўласныя гарызонты. Асаблівую ўвагу трэба звярнуць на тое, каб у нармальным дыяпазоне працы машыны не адбывалася рэзанансы, якія павялічваюць вібрацыі. Працэс вызначэння патрабаванняў да прымянення вібраізалятараў заключаецца ў праектаванні і наладцы вібрацыйнай сістэмы. Ключавымі параметрамі ў праектаванні з’яўляюцца:

– маса сістэмы

– колькасць пунктаў падпора

– размеркаванне сіл на пункты мацавання вібраізалятараў

– частата і напрамак ўзбуджэння

Часта ўзбуджэнне адбываецца праз круцімя няроўнаваг, таму ў гэтым кантэксце важна ведаць хуткасць кручэння і размяшчэнне ў прасторы (вертыкальныя або гарызантальныя).

Што такое ўласная частата і як яе вылічваць?

Фізічна, уласная частата вібруючага цела — гэта частата, з якой гэта цела вібруе як уласная форма пасля аднаразовага ўзбуджэння.

Чаму ўласная частата з’яўляецца важнай велічынёй у галіне вібрацый?

У тэхніцы вібрацый уласная частата эластычнага ўшчыльнення адыгрывае ключавую ролю ў праектаванні вібрацыйнай сістэмы. Таму яна называецца частатой наладкі элементаў, якія ўваходзяць у склад сістэмы вібраізаляцыі (эластычнага ўшчыльнення).

Калі абсталяванне з эластычным ўшчыльненнем ўзбуджаецца ўласнай частатой свайго ўшчыльнення, гэта прыводзіць да рэзанансу. Тады вібрацыі ўзбуджэння тэарэтычна (без уліку ўласцівасцяў паглынаньня) узмацняюцца да бясконцасці. Акрамя таго, паказчык ізаляцыі, як мера якасці ізаляцыі вібрацый, прама залежыць ад уласнай частаты ўшчыльнення.

Як вылічваецца ўласная частата эластычнага ўшчыльнення? Уласная частата залежыць галоўным чынам ад спрэжастых уласцівасцяў эластычнага ўшчыльнення і масы спрэжанага цела. Уласную частату можна вылічыць з дапамогай формулы:

fo = 1 / ( 2 x PI ) x √( c / m )

дзе fo — уласная частата, c — каэфіцыент спрэжастасці, а m — маса спрэжанага цела.

З вышэйпрыведзенай формулы вынікае, што пры той жа масе ніжэйшы каэфіцыент спрэжастасці прыводзіць да ніжэйшай ўласнай частаты. У практыцы гэта азначае, што больш мяккі ізалятар дае ніжэйшую ўласную частату. Таму можна ўвогуле прыняць, што ніжэйшая ўласная частата азначае лепшую ізаляцыю вібрацый.

Звычайна ізаляты вібрацый (эластычныя ўшчыльненні) размяшчаюцца пад вібруючай масай у рознай колькасці. У залежнасці ад размяшчэння цэнтра цяжару масы, сіла цяжару размеркаецца на ўшчыльненні. Ідэальным, з пункту гледжання тэхнікі вібрацый, з’яўляецца размеркаванне ўшчыльненняў сіметрычна адносна цэнтра цяжару, што дазваляе роўна размеркаваць сілу цяжару на кожнае з ушычленнеў.

У гэтым выпадку для вылічэння ўласнай частаты ўшчыльнення патрэбна толькі ведаць уласцівасці эластычных спружын. У каталогавых картках асобных тыпаў і відаў вібраізалятараў знаходзяцца непасрэдныя звесткі пра ўласную частату ў залежнасці ад масы, а таксама звесткі пра каэфіцыент спрэжастасці.

Што такое трансанцыя ў сістэме маса – спружына?

Трансанцыя паказвае частату(ы) ўшчыльнення і характарыстыку перадачы вібрацый (ізаляцыю/узмацненне вібрацый) у залежнасці ад частаты ўзбуджэння. Ніжэй за значэнне “1” на вертыкальнай восі вібрацыі зніжаюцца (ізалююцца), вышэй за значэнне “1” узмацняюцца.

Трансанцыя дазваляе ацаніць якасць праекта эластычнага ўшчыльнення ў плане яго вібрацыйнага паводзінаў. На графіку трансанцыі бачна крытычныя дыяпазоны частот, у якіх ўзбуджэнне ўводзіць сістэму ў рэзананс. Акрамя таго, з дапамогай трансанцыі можна непасрэдна вылічыць паказчык ізаляцыі для пэўнай частаты ўзбуджэння.

Прыклад у галіне аналізу працяжэння і віду вібрацый можа быць Трансфармата Фур’е як лінейнае пераўтварэнне велічыняў у пэўных прасторах. Гэта могуць быць, напрыклад, функцыі рэальных зменных. У выпадку вібраізаляцыі гэта характарыстычныя, вышэйпрыведзены складовыя адзінкі (a, F, m, f), якія выкарыстоўваюцца для пераўтварэнняў з дапамогай скалярнага здабытку функцыі і яе абразання.

На графіку паказаны графік рэальнай функцыі і яе трансфарматы Фур’е

Прыклад графіка трансанцыі для сістэмы маса – спружына з нізкай характарыстыкай наладкі.

На графіку, які паказвае трансанцыю:

• Вос Y паказвае суадносіны амплітуды выходных вібрацый (такіх як перамяшчэнне, паскарэнне) да амплітуды ўводных вібрацый. Гэта азначае, наколькі многа вібрацый праходзіць праз сістэму ў параўнанні з ўводнымі вібрацыямі.
• Вос X паказвае частату, выражаную ў Гц, што адлюстроўвае колькасць вібрацый на секунду.

У гэтым прыкладзе ўласная рэзанансная частата вібраізалятара складае каля 9 Гц. Гэта азначае, што сістэма наладжана так, каб свабодна рэагаваць на вібрацыі гэтай частаты.

Па меры росту частаты (напрыклад, вышэй за 13 Гц або 780 абаротаў у хвіліну), трансанцыя памяншаецца, што азначае, што сістэма пачынае ізаляваць вібрацыі. Гэта карысна, бо ізаляцыя дапамагае абараніць навакольнае асяроддзе ад шкодных вібрацый, якія генеруюцца машынай.

Аднак пры частаце 9 Гц (540 абаротаў у хвіліну) адбываецца рэзанансны эфект, што азначае, што вібрацыі максімальна ўзмацняюцца, а сістэма пачынае вібраваць у рытме ўводных вібрацый. Гэта характарыстычна для сістэм з нізкай наладкай.

Далей на графіку бачна, што па меры росту частаты ізаляцыя становіцца больш эфектыўнай, што азначае, што сістэма ўсё лепш абараняе навакольнае асяроддзе ад вібрацый высокіх частот. Напрыклад, пры частаце 25 Гц (1 500 абаротаў у хвіліну) трансанцыя складае каля 0,2, што азначае, што дынамічныя параметры (напрыклад, перамяшчэнні) зніжаюцца на 80%, што роўна ізаляцыі на ўзроўні 80%.

Тэрміналогія тэхнічная з’яўляецца ключавой у галіне разумення і апісання спецыялізаваных прыбораў і іх прымяненняў. Тэрмін “Амартайзатар вібрацый”, “Ізалятар вібрацый” або “Спрэжастая сістэма” адносіцца да кампанентаў, якія ў агульным прызначаныя для зніжэння механічных вібрацый і структурнага гуку. Яны выкарыстоўваюцца ў розных прымяненнях, у тым ліку:

1. Ізаляцыя вібрацый:

Адзін з ключавых прымяненняў амартайзатараў вібрацый — гэта ізаляцыя механічных вібрацый паміж двума кампанентамі. У ізаляцыі вібрацый выкарыстоўваюцца ўласцівасці спрэжастасці спрэжастай сістэмы. Практычныя прыклады ўключаюць сістэмы падтрымкі кампэсараў, кандыцыянавання, вентылятараў, каґенерацыйных цеплавых вытворчых блокаў і адчувальных вымярэнняў.

1. Амартайзацыя вібрацый і паглынанне ўдарных сілы:

У галіне амартайзацыі вібрацый і паглынаньня ўдарных сілы частка кінетычнай (рухавой) энергіі пераўтвараецца ў цеплавую энергію. Дзякуючы гэтаму можна зніжаць астатнія сілы пасля ўдароў або пасля гарманічных вібрацый з частатой узбуджэння. Прыклады ўключаюць сістэмы падтрымкі вялікіх машын, напрыклад, для фарміравання металаў (гідралічныя і паўмаасавыя прэсы), інжэктара (экстрэдар) і розныя віды ізалятараў вібрацый для прымяненняў у лабараторыях вымярэнняў.

 

Ten post dostępny jest także w języku: Polski (Polish) Lietuvių (Lithuanian) Eesti (Estonian) Latviešu (Latvian) Русский (Russian) Українська (Ukrainian)