Đối với rung động tần số thấp, hãy bắt đầu với tần số kích thích có ý nghĩa thấp nhất, sau đó làm ngược lại để đạt được tần số tự nhiên và độ võng tĩnh cần thiết.

Theo quy tắc cơ bản, sự cô lập bắt đầu khi tỷ lệ tần số vượt quá √2. Đối với máy móc cho phép không gian và chuyển động, tỷ lệ khoảng 3–4 là điểm khởi đầu hữu ích hơn cho việc lựa chọn.

Bắt đầu với Tần số hoạt động

Tỷ lệ tần số là:

r = f / fn

trong đó f là tần số kích thích và fn là tần số tự nhiên có tải của hệ thống cô lập.

Đối với máy móc quay, RPM cung cấp ước tính ban đầu nhanh chóng:

f = RPM / 60

Do đó, một máy chạy ở tốc độ 1.200 RPM có tần số quay cơ bản là:

1.200 / 60 = 20 Hz

Đây chỉ là điểm khởi đầu. Máy bơm, máy nén, máy phát điện và thiết bị di động cũng có thể tạo ra các hài, cộng hưởng cấu trúc và rung động từ các bộ phận được kết nối. Nếu có dữ liệu rung động đo được, hãy sử dụng các tần số chiếm ưu thế từ dữ liệu đó thay vì chỉ RPM.

Gần tần số tự nhiên của hệ thống, rung động truyền đi có thể tăng lên. Sự cô lập hiệu quả chỉ bắt đầu sau khi hệ thống di chuyển ra khỏi vùng cộng hưởng.

Cần bao nhiêu độ võng tĩnh?

Đối với hệ thống cô lập tuyến tính dọc lý tưởng, tần số tự nhiên và độ võng tĩnh có liên quan bởi:

d = g / (4π²fn²)

Đối với các ước tính kỹ thuật nhanh:

d (mm) ≈ 248 / fn²

Bảng này giải thích một trong những giới hạn thực tế của việc cô lập tần số thấp.

Giảm tần số tự nhiên mục tiêu từ 5 Hz xuống 3 Hz không yêu cầu chuyển động nhiều hơn một chút. Độ võng tĩnh tăng từ khoảng 10 mm lên 28 mm.

Chuyển động thêm đó phải tồn tại ở đâu đó trong quá trình lắp đặt.

Trước khi chọn giá đỡ mềm hơn, hãy kiểm tra khoảng hở có sẵn, chuyển động của cáp, kết nối ống mềm và độ dịch chuyển cho phép của thiết bị.

Ví dụ: Máy phát điện 400 kg ở tốc độ 1.200 RPM

Xem xét một bộ máy phát điện 400 kg được đỡ bởi bốn điểm cô lập và hoạt động ở tốc độ 1.200 RPM.

Tần số quay cơ bản của nó là:

1.200 / 60 = 20 Hz

Giả sử mục tiêu thiết kế ban đầu là tần số tự nhiên 5 Hz:

r = 20 / 5 = 4

Độ võng tĩnh tương ứng là:

d ≈ 248 / 5² ≈ 9,9 mm

Nếu trọng tâm được đặt gần như ở giữa, tải trọng tĩnh danh nghĩa là:

400 / 4 = 100 kg mỗi giá đỡ

Do đó, yêu cầu sàng lọc đầu tiên cụ thể hơn là chỉ tìm một bộ cô lập rung động có định mức trên 100 kg.

Một giá đỡ ứng viên nên đạt được độ võng làm việc cần thiết gần điểm tải thực tế 100 kg, đồng thời giữ đủ hành trình cho chuyển động động.

Nếu động cơ tập trung về một đầu của khung, bốn tải trọng lắp đặt có thể không bằng nhau. Do đó, tải trọng góc nên được tính toán từ trọng tâm thực tế trước khi chọn độ cứng của giá đỡ.

Điều này quan trọng vì một giá đỡ bị tải dưới và một giá đỡ bị tải quá mức có thể hoạt động ở các tần số tự nhiên hiệu quả khác nhau ngay cả khi chúng là cùng một mẫu.

Kiểm tra độ cứng động, độ giảm chấn và độ chảy

Ba giá trị trên bảng dữ liệu đáng được chú ý đặc biệt trong các ứng dụng tần số thấp.

Tỷ lệ độ cứng động trên tĩnh: Độ cứng tĩnh có thể không đại diện chính xác cho độ cứng nhìn thấy trong quá trình rung động. Độ cứng động cao hơn sẽ dịch chuyển tần số tự nhiên thực tế lên trên. Khi có sẵn, hãy sử dụng dữ liệu độ cứng động đo được gần tải làm việc và tần số hoạt động dự kiến.

Độ giảm chấn: Độ giảm chấn cao hơn làm giảm sự khuếch đại gần điểm cộng hưởng, điều này hữu ích khi máy móc tốc độ thay đổi đi qua điểm cộng hưởng trong quá trình khởi động hoặc dừng. Tuy nhiên, độ giảm chấn cao hơn không tự động có nghĩa là cô lập tốt hơn ở mọi tần số.

Độ chảy: Giá đỡ đàn hồi có thể thay đổi độ võng dưới tải trọng liên tục và tiếp xúc với nhiệt độ. Điều này quan trọng khi sự căn chỉnh thiết bị và tần số tự nhiên dài hạn phải ổn định.

Các thông số này trở nên quan trọng hơn khi tần số kích thích tiến gần đến phạm vi thực tế thấp của hệ thống cô lập thụ động.

Cao su, Lò xo thép hay Dây cáp?

Tần số tự nhiên thấp nhất không phải là tiêu chí lựa chọn duy nhất.

Lò xo thép thường là lựa chọn thực tế hơn khi tần số tự nhiên rất thấp là yêu cầu chính.

Bộ cô lập rung động bằng dây cáp phù hợp hơn khi rung động kết hợp với sốc, tải trọng vận chuyển, chuyển động tạm thời lớn hoặc điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Sự khác biệt này rất quan trọng vì việc lựa chọn theo loại sản phẩm trước khi tính toán tần số tự nhiên cần thiết có thể dẫn đến giá đỡ sai.

Khi làm mềm hơn không còn hiệu quả

Một phép tính nhanh cũng có thể cho thấy khi nào việc cô lập thụ động thông thường là không thực tế.

Giả sử tần số kích thích chiếm ưu thế chỉ là 2 Hz và mục tiêu thiết kế là:

r = 4

Tần số tự nhiên cần thiết trở thành:

fn = 2 / 4 = 0,5 Hz

Sử dụng mối quan hệ độ võng tĩnh tương tự:

d ≈ 248 / 0,5² ≈ 992 mm

Độ võng tĩnh gần một mét không thực tế đối với máy móc công nghiệp thông thường.

Tại thời điểm này, việc thử nghiệm các giá đỡ nhỏ gọn ngày càng mềm hơn khó có thể giải quyết được vấn đề. Cuộc điều tra kỹ thuật nên đi lên thượng nguồn: kiểm tra nguồn rung động, nền móng, đường truyền cấu trúc, đế quán tính hoặc kiến trúc cô lập tổng thể.

Phép tính này nên được thực hiện trước khi chọn sản phẩm.

Trình tự lựa chọn sơ bộ tần số thấp thực tế

Để lựa chọn sơ bộ, hãy sử dụng thứ tự này:

1. Xác định tần số kích thích có ý nghĩa thấp nhất.

Sử dụng dữ liệu rung động đo được khi có thể; nếu không, hãy bắt đầu với RPM và các tần số cưỡng bức đã biết.

2. Đặt tần số tự nhiên mục tiêu thực tế.

Kiểm tra tỷ lệ tần số kết quả thay vì giả định rằng bất kỳ giá đỡ mềm nào cũng sẽ cô lập máy.

3. Tính toán độ võng tĩnh cần thiết.

Xác nhận rằng thiết bị và quá trình lắp đặt có thể đáp ứng vật lý chuyển động.

4. Tính toán tải trọng tại mỗi điểm lắp đặt.

Sử dụng thông tin trọng tâm thực tế khi phân bố tải không đều.

5. So sánh tải trọng và độ võng cần thiết với dữ liệu hiệu suất của bộ cô lập.

Sau đó, kiểm tra độ cứng động, độ giảm chấn, yêu cầu chống sốc và điều kiện môi trường.

Trình tự này loại bỏ nhiều giá đỡ không phù hợp trước khi bắt đầu thử nghiệm mẫu.

Cần kiểm tra cô lập sơ bộ?

Để kiểm tra kỹ thuật ban đầu, hãy cung cấp trọng lượng thiết bị, bố cục điểm lắp đặt, RPM hoạt động hoặc tần số rung động đo được, chuyển động cho phép và điều kiện sốc.

Từ các giá trị này, tải trọng trên mỗi điểm lắp đặt, tần số tự nhiên mục tiêu và độ võng tĩnh cần thiết có thể được ước tính trước khi đánh giá một mẫu bộ cô lập cụ thể.