كيف تحسب التردد الطبيعي لمنع أعطال الرنين المكلفة في نظامك النيوماتيكي؟

احسب التردد الطبيعي النيوماتيكي بنموذج صلابة ذي حجرتين وضغط مطلق وحجم ميت وكتلة فعالة وتخميد وفحوص عبر الشوط.

مشاركة
Jack Chen, مهندس نيوماتيك, بيبتو نيوماتيك

عن الكاتب

Jack Chen

مهندس نيوماتيك

أنا Jack، مهندس نيوماتيك في بيبتو نيوماتيك. أساعد في مراجعة متطلبات المنتجات النيوماتيكية وتطبيقات المكونات والتفاصيل الفنية قبل عرض السعر.

مقالات الكاتبJack@bepto.com

التردد الطبيعي للأسطوانة النيوماتيكية هو معدل الاهتزاز الحر للأسطوانة والحمل المتحرك والبنية المتصلة حول حالة تشغيل محددة. لبناء نموذج فحص أولي، حدد مساحتي الحجرتين وحجميهما عند موضع مكبس معلوم، واستخدم ضغطي الحجرتين المطلقين، واحسب الصلابة النيوماتيكية الكلية، ثم طبّق معادلة التردد الطبيعي لنظام الكتلة والنابض.

ليست النتيجة تصنيفاً عاماً للأسطوانة. فقد تغيّر حالة الصمام وحجم الأنابيب ومرونة التركيب والاحتكاك والأنماط الإنشائية وسلوك حلقة التحكم وتغيرات الحمل وموضع المكبس الاستجابة المقاسة. ويكون الحساب أنفع عندما تُكتب افتراضاته ويُتحقق من تنبؤه على الآلة المجمعة.

أهم النقاط

  • تتصرف الأسطوانة مزدوجة الفعل كنابضين نيوماتيكيين عندما تكون الحجرتان مغلقتين.
  • يجب أن يكون الضغط مطلقاً، وأن يشمل حجم كل حجرة الحجم الميت.
  • في المثال المحلول، يتغير التردد المتوقع من 4.82 Hz عند منتصف الشوط إلى 6.83 Hz قرب أحد الطرفين.
  • يحدد التخميد وتردد الإثارة ما إذا كان التردد الطبيعي سيتحول إلى رنين ضار.

لإجراء فحص الحمل الساكن السابق لأي نموذج ديناميكي، راجع دليل معادلة قوة الأسطوانة. وإذا كانت الآلة تصطدم بغطاء الطرف بدلاً من الاهتزاز حول موضع، فاستخدم دليل تخميد الأسطوانة النيوماتيكية بدلاً منه.

ابدأ بالنموذج النيوماتيكي الصحيح

ينمذج Doll وNeumann وSawodny الأسطوانة النيوماتيكية على أنها كتلة متحركة واحدة متصلة بنابض هوائي، مع إغلاق الحجرتين كي تبقى كتلة الهواء المضغوط في كل حجرة ثابتة (تحديد أبعاد الأسطوانات النيوماتيكية لمهام الحركة، 2015). تحدد هذه الشروط الحدية حساب الفحص المستخدم هنا.

أسطوانة نيوماتيكية بقضبان ربط وفق ISO 15552 لتوضيح تكوين أسطوانة قضيب مزدوجة الفعل

يغيّر الصمام الاتجاهي الحقيقي النموذج. فإذا وصل الصمام إحدى الحجرتين بالإمداد والأخرى بالعادم، لم تعد كتلة الحجرة ثابتة. وقد يضيف صمام مؤازر ووحدة تحكم صلابة وتخميداً فعالين، بينما يضيف أنبوب طويل أو خزان حجماً وديناميكيات تدفق. اذكر حالة الصمام قبل إعلان أي تردد.

يتكون أبسط نموذج مفيد من العناصر التالية:

  • ضغط الحجرة 1 ومساحتها وحجمها الكلي؛
  • ضغط الحجرة 2 ومساحتها وحجمها الكلي؛
  • المكبس والقضيب أو العربة والحمولة والأجزاء الأخرى المتحركة ميكانيكياً؛
  • التخميد الناتج من الاحتكاك والأختام والأدلة ومسارات التدفق والبنى المتصلة؛
  • أي صلابة ميكانيكية تعمل فعلاً على التوازي مع الصلابة النيوماتيكية.
نموذج التردد الطبيعي لأسطوانة نيوماتيكية مزدوجة الفعل أسطوانة تحتوي حجرتين مغلقتين من الهواء المضغوط تؤثران في مكبس متصل بحمل متحرك، مع إظهار التخميد والمرونة الإنشائية بصورة منفصلة. الحجرة 1 الضغط P1 المساحة A1، الحجم V1 الحجرة 2 الضغط P2 المساحة A2، الحجم V2 المكبس أو العربة الكتلة المتحركة الحمولة والأجزاء المتحركة التخميد والبنية الأدلة والأختام والحوامل والإطار
نموذج فحص لأسطوانة مزدوجة الفعل مثبتة قرب موضع تشغيل محدد. تعامل المعادلة أدناه الحجرتين المغلقتين كنابضين نيوماتيكيين؛ وقد تتضمن الآلة المجمعة أنماطاً إضافية.

لا تجمع كل مكوّن قريب في رقم صلابة واحد. فانحناء حامل موصول على التوالي مع الأسطوانة، مثلاً، يخفض الصلابة المجمعة. ويضيف نابض إرجاع متوازٍ صلابة. وقد ينشئ الإطار المرن نمطاً منفصلاً يحتاج إلى نموذج متعدد درجات الحرية أو تحليل العناصر المحدودة.

ليس السؤال الأول الأكثر فائدة: “ما التردد الطبيعي لهذه الأسطوانة؟” بل: “أي حالة فيزيائية وأي نمط نحسب؟” فالأسطوانة عند منتصف الشوط ومنافذها مسدودة نظام ديناميكي مختلف عن الأسطوانة نفسها وهي تتحرك عبر صمام قياس.

كيف تحسب مساحات الحجرات وأحجامها؟

يستخدم نموذج تجريبي لأسطوانة مزدوجة الفعل مساحتي مكبس فعالتين ويعرّف حجم كل حجرة بأنه حجم الطرف غير النشط مضافاً إليه الحجم المزاح المعتمد على الموضع (دراسة تجريبية لأسطوانة نيوماتيكية مزدوجة الفعل، 2020). تمنع هذه البنية خطأً شائعاً: استخدام مساحة المكبس الكاملة وحجم الشوط الكامل على الجانبين.

لأسطوانة أحادية القضيب قطر تجويفها DD وقطر قضيبها dd:

A1=πD24A_1 = \frac{\pi D^2}{4}
A2=A1πd24A_2 = A_1 - \frac{\pi d^2}{4}

A1A_1 هي المساحة الفعالة لطرف الغطاء، وA2A_2 هي المساحة الحلقية الفعالة لطرف القضيب، وكلتاهما بالمتر المربع عند إدخال الأقطار بالمتر. تستخدم الأسطوانة عديمة القضيب عادةً مساحتين فعالتين متساويتين فقط عندما يسمح بناؤها الداخلي بهذا الافتراض.

عند موضع المكبس xx المقاس من طرف الغطاء، يكون حجما الحجرتين:

V1=Vd1+A1xV_1 = V_{d1} + A_1 x
V2=Vd2+A2(Lx)V_2 = V_{d2} + A_2(L-x)

LL هو الشوط الكلي بالمتر. وVd1V_{d1} وVd2V_{d2} هما الحجمان غير النشطين على الجانبين، بما في ذلك تجاويف أغطية الأطراف والمنافذ والوصلات وممرات الحساسات وأي حجم أنبوب متصل يبقى جزءاً من الغاز المحبوس. أدخل جميع الأحجام بالمتر المكعب.

من السهل التقليل من حجم الأنبوب. فالصمام البعيد أو الخرطوم الطويل يزيد الحجم المضغوط من دون زيادة مساحة المكبس، ما يخفض الصلابة النيوماتيكية. يمكن أن تساعد حاسبة حجم الأنبوب النيوماتيكي على تحديد هذا المدخل، لكنها لا تحسب التردد الطبيعي.

استخدم الضغط المطلق في معادلة الصلابة. حوّل قراءة الضغط المقاس بإضافة الضغط الجوي المحلي بوحدات متوافقة. يكون إمداد اسمي قدره 6 bar مقاساً نحو 7 bar مطلقاً قرب مستوى البحر، لكن ضغط الحجرتين الفعلي أثناء التثبيت أو الحركة قد يختلف عن ضبط المنظم.

كيف تحسب الصلابة النيوماتيكية والتردد الطبيعي؟

يبين تحليل Czmerk للأسطوانة مزدوجة الفعل أن الصلابة السلبية تتغير على امتداد الشوط وأن الأحجام الميتة مهمة قرب مواضع الأطراف (زيادة صلابة الأسطوانة النيوماتيكية مزدوجة الفعل، 2015). الصلابة النيوماتيكية هي قوة الاستعادة التزايدية لكل وحدة إزاحة للمكبس حول حالة محددة. ويعطي خطيّ الحجرتين المغلقتين هذا النموذج.

kp=nP1A12V1+nP2A22V2k_p = nP_1\frac{A_1^2}{V_1} + nP_2\frac{A_2^2}{V_2}

kpk_p هي الصلابة النيوماتيكية بوحدة نيوتن لكل متر. وP1P_1 وP2P_2 ضغطا الحجرتين المطلقان بالباسكال. وA1A_1 وA2A_2 المساحتان الفعالتان بالمتر المربع. وV1V_1 وV2V_2 الحجمان المضغوطان الكليان بالمتر المكعب. ويصف الأس متعدد الحدود عديم الأبعاد nn انتقال الحرارة أثناء التغير الصغير في الضغط والحجم.

في السلوك المثالي للغاز، يمثل n=1n=1 عملية متساوية الحرارة وn=1.4n=1.4 عملية كظومة؛ وتقع الظروف الوسطية بينهما (نمذجة الشبكة العصبية للصلابة الديناميكية للنابض الهوائي استناداً إلى فيزيائه النيوماتيكية، 2026). يدرس ذلك المصدر النوابض الهوائية، لذا استخدم النطاق كإرشاد لعملية الغاز لا كقيمة اختبار عامة للأسطوانة. وإذا لم تتوفر قيمة متحقق منها، فأجرِ فحص حساسية بدلاً من إخفاء الافتراض.

إذا عمل نابض ميكانيكي على التوازي، يمكن إضافة صلابته إلى kpk_p. لا تضف صلابة الإطار أو الحامل أو الاقتران أو الدليل ببساطة إلا إذا أثبت مسار الحمل أنها متوازية. سمِّ النتيجة المجمعة بطريقة صحيحة ktotalk_{\mathrm{total}}.

التردد الطبيعي غير المخمد هو:

fn=12πktotalmefff_n = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k_{\mathrm{total}}}{m_{\mathrm{eff}}}}

fnf_n بوحدة هرتز، وktotalk_{\mathrm{total}} بوحدة نيوتن لكل متر، وmeffm_{\mathrm{eff}} بالكيلوغرام. تشمل الكتلة الفعالة عادةً الحمولة والمكبس والقضيب أو العربة والعدة والجزء المتحرك المناسب من الوصلات المرنة. لا تضف كتلة الهواء المضغوط كما لو أنها تتحرك انتقالياً بصلابة مع الحمل.

لتقدير نمط واحد خفيف التخميد، يكون تردد الاهتزاز الحر المخمد:

fd=fn1ζ2f_d = f_n\sqrt{1-\zeta^2}

ζ\zeta هي نسبة التخميد. تفيد هذه العلاقة فقط عندما يهيمن نمط واحد ويمكن تمثيل التخميد تقريباً كلزوجة. احتكاك الأختام والالتصاق والانزلاق غير خطيين، ولذلك قد لا يلائم هذا النموذج السلوك عند السرعة المنخفضة.

مثال محلول: أسطوانة بقطر 63 mm عند منتصف الشوط

باستخدام معادلات الحجرتين أعلاه، تعطي أسطوانة قطرها 63 mm وقضيبها 20 mm وشوطها 400 mm وكتلتها الفعالة 25 kg وحجمها الميت 50 cm³ لكل جانب وضغط الحجرتين المطلق 7 bar وn=1.2n=1.2 تردداً طبيعياً متوقعاً قدره 4.82 Hz عند منتصف الشوط. هذه نتيجة نموذج وليست تصنيف كتالوج.

افترض أن المكبس عند x=0.200 mx=0.200\ \mathrm{m} وتجاهل الصلابة الميكانيكية الإضافية في هذا الفحص الأول.

المدخل القيمة
قطر التجويف، DD 0.063 m
قطر القضيب، dd 0.020 m
الشوط، LL 0.400 m
الموضع، xx 0.200 m
الحجم الميت لكل حجرة 0.000050 m³
الضغط المطلق في كل حجرة 700,000 Pa
الأس متعدد الحدود، nn 1.2
الكتلة المتحركة الفعالة، meffm_{\mathrm{eff}} 25 kg

المساحتان المحسوبتان هما A1=0.003117 m2A_1=0.003117\ \mathrm{m^2} وA2=0.002803 m2A_2=0.002803\ \mathrm{m^2}. وحجما الحجرتين الكليان عند منتصف الشوط هما V1=0.000673 m3V_1=0.000673\ \mathrm{m^3} وV2=0.000611 m3V_2=0.000611\ \mathrm{m^3}.

تبلغ مساهمتا صلابة الحجرتين نحو 12,120 N/m و10,809 N/m:

kp=12120+10809=22929 N/mk_p = 12120 + 10809 = 22929\ \mathrm{N/m}

بالتعويض عن الكتلة الفعالة البالغة 25 kg:

fn=12π2292925=4.82 Hzf_n = \frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{22929}{25}} = 4.82\ \mathrm{Hz}

ماذا لو تضاعفت الكتلة الفعالة وبقيت الصلابة ثابتة؟ ينخفض التردد الطبيعي بنسبة الجذر التربيعي لنسبة الكتلة، فتكون القيمة الجديدة نحو fn=3.41 Hzf_n=3.41\ \mathrm{Hz}. وعلى العكس، قد يؤدي خفض الكتلة من دون فحص الإثارة إلى رفع الرنين وإدخاله في توافق تشغيلي آخر.

عامل جدول البيانات كنموذج حساسية. غيّر مدخلاً غير مؤكد واحداً في كل مرة، بما في ذلك الحجم الميت وnn وضغط الحجرة والكتلة المتحركة والصلابة الإنشائية. قد يكون نطاق تردد قابل للدفاع يكشف القياس الأهم أنفع من إجابة واحدة مرتبة.

لماذا يتغير التردد الطبيعي على امتداد الشوط؟

في أسطوانة عديمة القضيب ذات أحجام ميتة متساوية وضغط متساوٍ في الحجرتين، يحدد Doll وزملاؤه الموضع الأوسط كنقطة الصلابة الدنيا في نموذجهم المبسط (تحديد أبعاد الأسطوانات النيوماتيكية لمهام الحركة، 2015). والأسطوانة أحادية القضيب غير متماثلة، لكن حجمي حجرتيها يظلان متغيرين باستمرار مع موضع المكبس.

ينتج استخدام مدخلات المثال نفسه عند 5 مواضع النتيجة التالية المشتقة من النموذج:

الموضع من طرف الغطاء الصلابة النيوماتيكية التردد الطبيعي المتوقع
50 mm 46,051 N/m 6.83 Hz
100 mm 29,974 N/m 5.51 Hz
200 mm 22,929 N/m 4.82 Hz
300 mm 28,267 N/m 5.35 Hz
350 mm 41,863 N/m 6.51 Hz

يقع الحد الأدنى في هذا المثال قرب منتصف الشوط لأن الحجمين المضغوطين كبيران نسبياً هناك. قرب أحد الطرفين، تصغر إحدى الحجرتين وترتفع مساهمتها في الصلابة بقوة. وقد تكون الضغوط الحقيقية غير متساوية، كما قد تزحزح الأحجام الميتة غير المتساوية موضع الحد الأدنى.

أسطوانة عديمة القضيب ذات وصلة ميكانيكية لتوضيح كتلة العربة وحجم الحجرة في الشوط الطويل وتأثيرات الدليل

لا يكون التردد الطبيعي للأسطوانة عديمة القضيب أعلى تلقائياً. قد يخفض حذف قضيب المكبس الكتلة المتحركة، لكن الشوط الطويل يزيد حجم الحجرة، بينما قد تضيف العربة والدليل وشريط الإحكام والاقتران المغناطيسي وإزاحة الحمل وامتداد التركيب مرونة أو أنماطاً إضافية. قارن المجموعة المتحركة الكاملة في حالة التشغيل نفسها.

ولهذا أيضاً قد تظهر مشكلة مقاسة في جزء واحد فقط من الحركة. كرر الحساب والاختبار عند مواضع التشغيل المهمة، بما فيها بداية التحميل ومنتصف الشوط وموضع العملية واقتراب النهاية. ولآثار التركيب، استخدم دليل تركيب المشغل ومحاذاته ودليل تركيب الأسطوانة عديمة القضيب.

يعتمد الرنين على التخميد والإثارة

عند نسبة تردد r=1r=1، يعطي نموذج خطي أحادي درجة الحرية تكبير إزاحة قدره 10 عندما ζ=0.05\zeta=0.05، لكنه لا يتجاوز 2.5 عندما ζ=0.20\zeta=0.20. يتبع الحساب معادلة الاستجابة القسرية القياسية أدناه. ويبين لماذا لا يمكن لادعاء ثابت مثل “10 إلى 50 ضعفاً” وصف كل آلة نيوماتيكية.

نسبة التردد هي تردد الإثارة مقسوماً على التردد الطبيعي. عرّفها هكذا:

r=fexcfnr = \frac{f_{\mathrm{exc}}}{f_n}

fexcf_{\mathrm{exc}} هو تردد الإثارة وfnf_n هو التردد الطبيعي المحسوب. وفي نظام خطي أحادي النمط مُثار توافقياً، يكون تكبير الإزاحة:

M(r)=1(1r2)2+(2ζr)2M(r) = \frac{1}{\sqrt{(1-r^2)^2+(2\zeta r)^2}}

MM هي نسبة سعة الإزاحة في الحالة المستقرة إلى الإزاحة الساكنة المقابلة. عند r=1r=1، تُبسط إلى M=1/(2ζ)M=1/(2\zeta). ينشئ التخميد المنخفض قمة أشد حدة، بينما يخفضها التخميد الأكبر ويوسعها. لا تصح المعادلة للمصدات الصلبة أو صدمات الخلوص أو احتكاك الأختام شديد اللاخطية أو تشبع الصمام أو الأنماط المتعددة المقترنة.

ما الذي يُعد إثارة؟ افحص تردد الدورة المأمور به، وتوافقيات منحنى الحركة، وتبديل الصمام، والمعدات الدوارة القريبة، ومرور أسنان الناقل أو جيوبه، ونبض الضاغط، وصدمات الأطراف المتكررة. للدورة التي تستغرق ثانية واحدة تردد أساسي 1 Hz، لكن موجة تسارعها قد تحتوي توافقيات أعلى بكثير.

لا تسمِّ كل قمة اهتزاز رنيناً نيوماتيكياً. إذا أدى تغيير ضغط الحجرة إلى تحريك القمة، فمن المرجح أن تكون الصلابة النيوماتيكية مشاركة. وإذا بقيت القمة شبه ثابتة بينما أثرت تغييرات التركيب أو الحمولة فيها، فقد يهيمن نمط إنشائي. وإذا اعتمد الاهتزاز بقوة على كسب وحدة التحكم أو المنطقة الميتة أو أخذ العينات، فتحقق من حلقة التحكم.

كيف تتحقق من الحساب على الآلة؟

أخذت إحدى دراسات الأسطوانات مزدوجة الفعل عينات الضغط والإزاحة كل 0.1 ms وكررت كل حالة 45 مرة لتوصيف السلوك الديناميكي (دراسة تجريبية لأسطوانة نيوماتيكية مزدوجة الفعل، 2020). لا يلزم أن ينسخ فحص المصنع بروتوكول المختبر، لكنه ينبغي أن يزامن إشارات الحركة والضغط والاهتزاز.

استخدم هذا التسلسل:

  1. حدد الحالة. سجل موضع المكبس والحمولة والاتجاه وضغطي الحجرتين وأمر الصمام وضبط المنظم وإعدادات التحكم في التدفق وأبعاد الأنابيب وحالة الدليل وتكوين التركيب.
  2. اجعل الاختبار آمناً. اعزل الأفراد عن منطقة الحركة، وخفض الطاقة حيثما أمكن، ولا تمر عبر رنين مشتبه به بقوة الإنتاج الكاملة من دون خطة اختبار معتمدة.
  3. قِس الإشارات الصحيحة. ضع مقياس تسارع على العربة المتحركة أو الحمل وآخر على الإطار إن أمكن. أضف ضغطي الحجرتين والموضع أو السرعة.
  4. أثِر النظام برفق. استخدم مسح أمر منخفض السعة، أو خطوة مضبوطة، أو اختبار صدمة موثقاً يناسب الآلة. صدمات غطاء الطرف ليست بديلاً لطريقة إثارة آمنة.
  5. اعثر على قمم قابلة للتكرار. قارن الأطياف والطور وتردد التلاشي وسلوك الضغط والموضع عبر اختبارات متكررة.
  6. غيّر معاملاً واحداً. كرر باستخدام تغيير معلوم في الكتلة أو الضغط أو الموضع. ينبغي أن يتنبأ النموذج الحقيقي باتجاه تغير التردد.

من خبرتنا، يأتي أسرع تحسن تشخيصي من تسجيل ضغطي الحجرتين بدلاً من الاعتماد على مقياس المنظم. يصف المنظم إعداد الإمداد، لكنه لا يثبت الضغط المحبوس أو ضغط العادم الخلفي أو الضغط الديناميكي عند الأسطوانة لحظة حدوث الاهتزاز.

قاس بحث تعريف مؤازر نيوماتيكي لعام 2005 التردد الطبيعي بوصفه دالة في موضع المكبس واستخدم المنحنى في تصميم وحدة التحكم (Noskievi، تعريف نظام المؤازرة النيوماتيكي باستخدام الاهتزازات ذاتية الإثارة، 2005). وهذه تذكرة مفيدة: قد تكون خريطة التردد أهم من قيمة واحدة عند منتصف الشوط في التموضع المتحكم فيه.

يوفر ISO 20816-1:2016 شروطاً وإجراءات عامة لقياس الاهتزاز وتقييمه على الآلات الكاملة. ويمكن أن يدعم برنامج اهتزاز في المصنع، لكنه لا يحدد حد رنين عاماً للأسطوانة النيوماتيكية ولا يحل محل نموذج التردد ومعايير القبول الخاصة بالتطبيق.

ما الذي ينبغي تغييره عندما تتقارب الترددات أكثر من اللازم؟

في نموذج الحجرات المغلقة، يخفض مضاعفة الكتلة المتحركة مع ثبات الصلابة التردد الطبيعي إلى نحو 70.7% من قيمته الأصلية. ويبين Doll وزملاؤه كذلك أن الحفاظ على تردد ذاتي ثابت بعد مضاعفة الكتلة يتطلب تغييراً مماثلاً في التحجيم المرتبط بالصلابة (تحديد أبعاد الأسطوانات النيوماتيكية لمهام الحركة، 2015).

اختر تصحيحاً يؤثر في الآلية المحددة:

  1. حرّك الإثارة. غيّر توقيت الدورة أو منحدرات التسارع أو زمن السكون أو تبديل الصمام أو سرعة المعدات الدوارة القريبة كي لا تقود التوافقيات المهيمنة النمط باستمرار.
  2. غيّر الكتلة المتحركة عن قصد. يرفع خفض الكتلة التردد الطبيعي عندما تبقى الصلابة ثابتة. وإضافة الكتلة تخفضه. قد يفيد أي اتجاه أو يضر، لذا أعد حساب نطاق التشغيل كاملاً.
  3. غيّر الصلابة النيوماتيكية. يؤثر ضغط الحجرة ومساحة المكبس والحجم المحبوس والحجم الميت وحالة الصمام في الصلابة. وقد يزيد رفع الضغط الصلابة، لكنه يغيّر القوة المتاحة والطاقة المخزنة أيضاً. لا تعامل الضغط كمقبض ضبط من دون فحص تصنيفات المكونات ومخاطر الآلة.
  4. صحح مسار الحمل. قوِّ حاملاً مرناً، أو قصّر امتداداً غير مدعوم، أو أزل الانحشار، أو أضف دليلاً مناسباً عندما يكون النمط المقاس إنشائياً. لا ينبغي لبراغي التركيب أن تسحب أجزاء غير محاذاة إلى موضعها.
  5. أضف التخميد حيث تُبدد الطاقة بأمان. يجب أن يلائم المخمد أو ممتص الصدمات أو التخميد الطرفي أو استراتيجية التحكم النمط. تنتمي صدمة نهاية الشوط إلى مراجعة طاقة التخميد، لا إلى معادلة رنين منتصف الشوط.
  6. أعد توليف وحدة التحكم بعد تعريف المنظومة. قد يساعد خفض الكسب أو ترشيح الأوامر أو مرشح القطع أو جدولة الكسب محور مؤازرة نيوماتيكياً، لكن ينبغي ألا يخفي البرنامج حوامل مفكوكة أو دليلاً أصغر من اللازم أو مشكلة صدمة.

لا توجد نسبة فصل آمنة عامة لكل آلة نيوماتيكية. حدد نطاق سرعة التشغيل ونطاق الحمل ومواضع الشوط ونطاق الضغط والاضطرابات المعقولة، ثم تحقق من بقاء الاستجابة المقاسة مقبولة في ذلك النطاق كله. وثق الإعدادات النهائية كي تتمكن الصيانة من التعرف إلى الانحراف لاحقاً.

أسئلة شائعة حول حساب التردد الطبيعي

تفصل هذه الأسئلة الخمسة بين معادلة الفحص والآلة المجمعة. يستخدم النموذج ضغطي حجرتين ومساحتين فعالتين وحجمين وكتلة فعالة واحدة وحالة صمام معلومة (Doll وزملاؤه، 2015). يمكن أن يؤدي فقدان أي مدخل منها إلى تغيير النمط المتوقع.

هل معدل الدورة هو نفسه التردد الطبيعي؟

لا. معدل الدورة تردد تشغيل مأمور به، بينما التردد الطبيعي خاصية لنظام الكتلة والصلابة حول حالة محددة. وقد تحتوي دورة 1 Hz توافقيات تسارع وصدمات أعلى تردداً. قارن محتوى الإثارة المقاس بالأنماط المحسوبة والمقاسة بدلاً من مقارنة معدل الدورة وحده.

هل ينبغي استخدام الضغط المقاس أم المطلق في معادلة الصلابة؟

استخدم ضغط الحجرة المطلق. تتبع صلابة الغاز حالة الضغط والحجم للهواء المحبوس، ولذلك يحذف الضغط المقاس الضغط الجوي. قِس الحجرتين عند حالة التشغيل متى أمكن. لا يعوض إعداد المنظم عن ضغطي طرف الغطاء وطرف القضيب الفعليين، خصوصاً مع نشاط الصمامات والأنابيب وقيود العادم.

هل يكون التردد الطبيعي للأسطوانة عديمة القضيب أعلى دائماً؟

لا. قد يخفض التصميم عديم القضيب كتلة القضيب المتحركة، لكن التردد الطبيعي يعتمد أيضاً على كتلة العربة والحمولة وحجمي الحجرتين والضغط وصلابة الدليل والتركيب وسلوك الاقتران وموضع الشوط. وقد تزيد الأشواط الطويلة الحجم المحبوس وتنشئ أنماطاً إنشائية، لذا قارن المجموعات الكاملة في الشروط الحدية نفسها.

متى يجب تكرار الحساب؟

كرره بعد تغيير الحمولة أو العدة أو موضع المكبس أو ضغط التشغيل أو طول الأنبوب أو الخرطوم أو حالة الصمام أو التركيب أو صلابة الدليل أو إعدادات التحكم أو منحنى الحركة. وأعد الحساب أيضاً عندما يختلف الضغط المقاس عن الافتراض الأصلي. النتيجة المفيدة نطاق تردد عبر حالات تشغيل معقولة، لا رقم دائم واحد.

هل يمكن لتغيير سرعة الأسطوانة إزالة الرنين؟

قد يبعد الإثارة عن نمط، لكن السرعة ليست سوى مدخل واحد. قد ينشئ منحنى حركة جديد توافقيات مختلفة، كما تزيد سرعة الاقتراب من الأطراف طاقة الصدمة. قِس الاستجابة بعد تغيير السرعة، ثم أكد التخميد وتدفق الصمام وزمن الدورة واستقرار التحكم ونطاق التشغيل الكامل قبل الإطلاق.

المصادر والمراجع التقنية

ترد روابط المصادر عند الموضع الذي تناقش فيه كل فرضية نموذج أو معادلة أو طريقة تجريبية أو نتيجة مشتقة.

تتوفر معلومات المؤلف والشركة في صفحة من نحن. ويمكن للقراء إرسال الأسئلة التقنية أو تصحيحات المصادر عبر اتصل بنا.