Cách tính tần số riêng để ngăn ngừa hư hỏng tốn kém do cộng hưởng trong hệ thống khí nén

Tính tần số riêng khí nén bằng mô hình độ cứng 2 buồng, áp suất tuyệt đối, thể tích chết, khối lượng hiệu dụng, giảm chấn và kiểm tra theo hành trình.

Chia sẻ
Jack Chen, kỹ sư khí nén, Bepto Khí nén

Về tác giả

Jack Chen

kỹ sư khí nén

Tôi là Jack, kỹ sư khí nén của Bepto Khí nén. Tôi hỗ trợ rà soát yêu cầu sản phẩm khí nén, ứng dụng linh kiện và chi tiết kỹ thuật trước khi báo giá.

Bài viết của tác giảJack@bepto.com

Tần số riêng của xi lanh khí nén là tần số dao động tự do của xi lanh, tải chuyển động và kết cấu liên kết quanh một trạng thái vận hành xác định. Đối với mô hình sàng lọc ban đầu, hãy xác định diện tích và thể tích của cả hai buồng tại vị trí piston đã nêu, dùng áp suất tuyệt đối của buồng, tính tổng độ cứng khí nén, rồi áp dụng phương trình tần số riêng của hệ khối lượng–lò xo.

Kết quả này không phải là thông số chung cho mọi xi lanh. Trạng thái van, thể tích đường ống, độ mềm của gá lắp, ma sát, dạng dao động kết cấu, hoạt động của vòng điều khiển, thay đổi tải và vị trí piston đều có thể làm thay đổi đáp ứng đo được. Phép tính hữu ích nhất khi các giả định được ghi rõ và dự đoán được kiểm chứng trên máy đã lắp ráp.

Điểm chính cần nhớ

  • Xi lanh tác động kép hoạt động như 2 lò xo khí khi cả hai buồng đều đóng.
  • Phải dùng áp suất tuyệt đối và thể tích mỗi buồng phải bao gồm thể tích chết.
  • Trong ví dụ tính toán, tần số dự đoán thay đổi từ 4,82 Hz ở giữa hành trình lên 6,83 Hz gần một đầu hành trình.
  • Độ giảm chấn và tần số kích thích quyết định liệu tần số riêng có trở thành cộng hưởng gây hư hỏng hay không.

Để kiểm tra tải tĩnh trước khi lập mô hình động, xem hướng dẫn công thức lực xi lanh. Nếu máy đang va vào nắp cuối thay vì dao động quanh một vị trí, hãy dùng hướng dẫn giảm chấn xi lanh khí nén.

Bắt đầu với mô hình khí nén đúng

Doll, Neumann và Sawodny mô hình hóa xi lanh khí nén thành 1 khối lượng chuyển động nối với lò xo khí, trong đó cả hai buồng đều đóng để khối lượng khí nén trong từng buồng không đổi (Định cỡ xi lanh khí nén cho các nhiệm vụ chuyển động, 2015). Các điều kiện biên đó xác định phép tính sàng lọc được dùng ở đây.

Xi lanh khí nén thanh giằng ISO 15552 minh họa cấu hình xi lanh cần piston tác động kép

Van đảo chiều thực tế làm thay đổi mô hình. Nếu van nối một buồng với nguồn cấp và buồng kia với đường xả, khối lượng khí trong buồng không còn cố định. Van servo và bộ điều khiển có thể bổ sung độ cứng và giảm chấn hiệu dụng, còn ống dài hoặc bình chứa làm tăng thể tích và động lực học dòng chảy. Hãy nêu trạng thái van trước khi công bố tần số.

Mô hình hữu ích đơn giản nhất gồm:

  • áp suất, diện tích và tổng thể tích buồng 1;
  • áp suất, diện tích và tổng thể tích buồng 2;
  • piston, cần hoặc bàn trượt, tải và các khối lượng cơ khí chuyển động khác;
  • giảm chấn do ma sát, phớt, dẫn hướng, đường dòng và kết cấu gắn kèm;
  • mọi độ cứng cơ khí thực sự tác dụng song song với độ cứng khí nén.
Mô hình tần số riêng của xi lanh khí nén tác động kép Xi lanh có hai buồng khí nén đóng tác dụng lên piston nối với tải chuyển động; giảm chấn và độ mềm kết cấu được thể hiện riêng. Buồng 1 Áp suất P1 Diện tích A1, thể tích V1 Buồng 2 Áp suất P2 Diện tích A2, thể tích V2 Piston hoặc bàn trượt Khối lượng chuyển động Tải cộng các bộ phận chuyển động Giảm chấn và kết cấu Dẫn hướng, phớt, gá lắp, khung
Mô hình sàng lọc cho xi lanh tác động kép được giữ gần một vị trí vận hành xác định. Công thức dưới đây coi hai buồng đóng là các lò xo khí; máy đã lắp ráp có thể có thêm các dạng dao động khác.

Không cộng mọi bộ phận lân cận vào một giá trị độ cứng. Ví dụ, giá đỡ uốn nối tiếp với xi lanh sẽ làm giảm độ cứng tổng hợp. Lò xo hồi song song sẽ tăng độ cứng. Khung mềm có thể tạo ra một dạng dao động riêng cần mô hình nhiều bậc tự do hoặc phân tích phần tử hữu hạn.

Câu hỏi đầu tiên hữu ích nhất không phải “Tần số riêng của xi lanh này là bao nhiêu?” mà là “Ta đang tính trạng thái vật lý nào và dạng dao động nào?” Một xi lanh ở giữa hành trình với các cổng bị khóa là hệ động lực khác với chính xi lanh đó đang chuyển động qua van tiết lưu.

Cách tính diện tích và thể tích buồng

Một mô hình thực nghiệm xi lanh tác động kép sử dụng 2 diện tích piston hiệu dụng và xác định thể tích mỗi buồng bằng thể tích chết ở đầu cộng với thể tích quét phụ thuộc vị trí (Nghiên cứu thực nghiệm xi lanh khí nén tác động kép, 2020). Cấu trúc này ngăn lỗi phổ biến là dùng toàn bộ diện tích piston và toàn bộ thể tích hành trình cho cả hai phía.

Với xi lanh một cần có đường kính lòng DD và đường kính cần dd:

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

A1A_1 là diện tích hiệu dụng phía nắp và A2A_2 là diện tích vành khuyên phía cần, đều tính bằng mét vuông khi nhập đường kính theo mét. Xi lanh không cần thường chỉ dùng diện tích hiệu dụng bằng nhau khi kết cấu bên trong cho phép giả định đó.

Tại vị trí piston xx, đo từ phía nắp, thể tích các buồng là:

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

LL là tổng hành trình tính bằng mét. Vd1V_{d1}Vd2V_{d2} là thể tích chết ở mỗi phía, gồm khoang nắp, cổng, đầu nối, đường cảm biến và mọi thể tích ống nối vẫn thuộc khối khí bị giữ. Nhập mọi thể tích theo mét khối.

Thể tích ống rất dễ bị đánh giá thấp. Van đặt xa hoặc ống mềm dài làm tăng thể tích khí nén mà không tăng diện tích piston, do đó làm giảm độ cứng khí nén. Công cụ tính thể tích ống khí nén giúp định lượng đầu vào này nhưng không tính tần số riêng.

Dùng áp suất tuyệt đối trong phương trình độ cứng. Chuyển số đo áp suất dư bằng cách cộng áp suất khí quyển tại chỗ với đơn vị tương thích. Nguồn 6 bar dư danh nghĩa xấp xỉ 7 bar tuyệt đối gần mực nước biển, nhưng áp suất thực tế trong buồng khi giữ hoặc chuyển động có thể khác cài đặt bộ điều áp.

Cách tính độ cứng khí nén và tần số riêng

Phân tích xi lanh tác động kép của Czmerk cho thấy độ cứng thụ động thay đổi theo hành trình và thể tích chết rất quan trọng gần các vị trí cuối (Tăng độ cứng của xi lanh khí nén tác động kép, 2015). Độ cứng khí nén là lực hồi phục gia tăng trên một đơn vị dịch chuyển piston quanh trạng thái xác định. Tuyến tính hóa hai buồng đóng cho mô hình sau.

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

kpk_p là độ cứng khí nén theo newton trên mét. P1P_1P2P_2 là áp suất tuyệt đối trong buồng theo pascal. A1A_1A2A_2 là diện tích hiệu dụng theo mét vuông. V1V_1V2V_2 là tổng thể tích khí nén theo mét khối. Số mũ đa biến không thứ nguyên nn mô tả truyền nhiệt trong biến đổi áp suất–thể tích nhỏ.

Với khí lý tưởng, n=1n=1 biểu thị quá trình đẳng nhiệt và n=1.4n=1.4 biểu thị quá trình đoạn nhiệt; các điều kiện trung gian nằm giữa hai giá trị này (Mô hình mạng nơ-ron cho độ cứng động của lò xo khí dựa trên vật lý khí nén, 2026). Nguồn này nghiên cứu lò xo khí, vì vậy chỉ dùng khoảng này làm hướng dẫn về quá trình khí, không phải giá trị thử nghiệm chung cho xi lanh. Nếu chưa có giá trị được xác nhận, hãy phân tích độ nhạy thay vì che giấu giả định.

Nếu lò xo cơ khí tác dụng song song, có thể cộng độ cứng của nó vào kpk_p. Không cộng trực tiếp độ cứng khung, giá đỡ, khớp nối hoặc dẫn hướng trừ khi đường truyền tải chứng minh chúng song song. Gọi kết quả tổng hợp đúng là ktotalk_{\mathrm{total}}.

Tần số riêng không giảm chấn là:

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

fnf_n tính bằng hertz, ktotalk_{\mathrm{total}} tính bằng newton trên mét và meffm_{\mathrm{eff}} tính bằng kilogram. Khối lượng hiệu dụng thường gồm tải, piston và cần hoặc bàn trượt, đồ gá và phần khối lượng chuyển động thích hợp của các liên kết mềm. Không cộng khối lượng khí nén như thể nó tịnh tiến cứng cùng tải.

Với ước tính một dạng dao động giảm chấn nhẹ, tần số dao động tự do có giảm chấn là:

fd=fn1ζ2f_d = f_n\sqrt{1-\zeta^2}

ζ\zeta là tỷ số giảm chấn. Quan hệ này chỉ hữu ích khi một dạng dao động chiếm ưu thế và có thể xấp xỉ giảm chấn nhớt. Ma sát phớt và hiện tượng dính–trượt là phi tuyến nên hành vi tốc độ thấp có thể không phù hợp mô hình.

Ví dụ tính toán: Xi lanh đường kính lòng 63 mm ở giữa hành trình

Dùng các phương trình 2 buồng trên, xi lanh đường kính lòng 63 mm, cần 20 mm, hành trình 400 mm, khối lượng hiệu dụng 25 kg, thể tích chết mỗi phía 50 cm³, áp suất tuyệt đối mỗi buồng 7 bar và n=1.2n=1.2 cho tần số riêng dự đoán ở giữa hành trình là 4,82 Hz. Đây là kết quả mô hình, không phải thông số catalogue.

Giả sử piston ở x=0.200 mx=0.200\ \mathrm{m} và bỏ qua độ cứng cơ khí bổ sung trong lần tính đầu.

Đầu vào Giá trị
Đường kính lòng, DD 0.063 m
Đường kính cần, dd 0.020 m
Hành trình, LL 0.400 m
Vị trí, xx 0.200 m
Thể tích chết mỗi buồng 0.000050 m³
Áp suất tuyệt đối trong mỗi buồng 700,000 Pa
Số mũ đa biến, nn 1.2
Khối lượng chuyển động hiệu dụng, meffm_{\mathrm{eff}} 25 kg

Diện tích tính được là A1=0.003117 m2A_1=0.003117\ \mathrm{m^2}A2=0.002803 m2A_2=0.002803\ \mathrm{m^2}. Tổng thể tích buồng ở giữa hành trình là V1=0.000673 m3V_1=0.000673\ \mathrm{m^3}V2=0.000611 m3V_2=0.000611\ \mathrm{m^3}.

Hai thành phần độ cứng buồng xấp xỉ 12.120 N/m và 10.809 N/m:

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

Thay khối lượng hiệu dụng 25 kg:

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

Nếu khối lượng hiệu dụng tăng gấp đôi trong khi độ cứng không đổi thì sao? Tần số riêng giảm theo căn bậc hai của tỷ số khối lượng, nên giá trị mới xấp xỉ fn=3.41 Hzf_n=3.41\ \mathrm{Hz}. Ngược lại, giảm khối lượng mà không kiểm tra kích thích có thể đẩy cộng hưởng lên một hài vận hành khác.

Hãy coi bảng tính là mô hình độ nhạy. Mỗi lần thay đổi một đầu vào chưa chắc chắn, gồm thể tích chết, nn, áp suất buồng, khối lượng chuyển động và độ cứng kết cấu. Một đáp án duy nhất trông gọn gàng có thể kém hữu ích hơn một dải tần số có cơ sở, chỉ rõ phép đo nào quan trọng nhất.

Vì sao tần số riêng thay đổi theo hành trình?

Với xi lanh không cần có thể tích chết và áp suất hai buồng bằng nhau, Doll và cộng sự xác định vị trí giữa là điểm độ cứng nhỏ nhất trong mô hình đơn giản hóa (Định cỡ xi lanh khí nén cho các nhiệm vụ chuyển động, 2015). Xi lanh một cần không đối xứng, nhưng thể tích hai buồng vẫn thay đổi liên tục theo vị trí piston.

Dùng cùng dữ liệu ví dụ tại 5 vị trí cho kết quả mô hình sau:

Vị trí từ phía nắp Độ cứng khí nén Tần số riêng dự đoán
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

Giá trị nhỏ nhất trong ví dụ nằm gần giữa hành trình vì cả hai thể tích khí nén đều tương đối lớn ở đó. Gần một đầu, một buồng trở nên nhỏ và phần độ cứng của nó tăng mạnh. Áp suất thực tế có thể không bằng nhau và thể tích chết không bằng nhau có thể dịch chuyển điểm cực tiểu.

Xi lanh không cần liên kết cơ khí minh họa khối lượng bàn trượt, thể tích buồng hành trình dài và ảnh hưởng của dẫn hướng

Xi lanh không cần không mặc nhiên có tần số riêng cao hơn. Loại bỏ cần piston có thể giảm khối lượng chuyển động, nhưng hành trình dài làm tăng thể tích buồng; bàn trượt, dẫn hướng, dải làm kín, khớp nối từ, độ lệch tải và nhịp gá lắp có thể tạo thêm độ mềm hoặc dạng dao động. Hãy so sánh toàn bộ cụm chuyển động ở cùng trạng thái vận hành.

Đó cũng là lý do sự cố đo được có thể chỉ xuất hiện ở một đoạn hành trình. Lặp lại phép tính và thử nghiệm tại các vị trí quan trọng, gồm điểm bắt đầu có tải, giữa hành trình, vị trí gia công và lúc tiếp cận cuối hành trình. Về ảnh hưởng lắp đặt, xem hướng dẫn gá lắp và căn chỉnh cơ cấu chấp hànhhướng dẫn lắp xi lanh không cần.

Cộng hưởng phụ thuộc vào giảm chấn và kích thích

Tại tỷ số tần số r=1r=1, mô hình tuyến tính một bậc tự do cho hệ số khuếch đại chuyển vị bằng 10 khi ζ=0.05\zeta=0.05, nhưng chỉ 2,5 khi ζ=0.20\zeta=0.20. Phép tính theo phương trình đáp ứng cưỡng bức chuẩn dưới đây cho thấy vì sao không thể dùng một tuyên bố cố định “10 đến 50 lần” cho mọi máy khí nén.

Tỷ số tần số là tần số kích thích chia cho tần số riêng. Định nghĩa:

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

fexcf_{\mathrm{exc}} là tần số kích thích và fnf_n là tần số riêng đã tính. Với hệ tuyến tính một dạng dao động chịu kích thích điều hòa, hệ số khuếch đại chuyển vị là:

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

MM là tỷ số biên độ chuyển vị trạng thái ổn định so với chuyển vị tĩnh tương ứng. Tại r=1r=1, công thức rút gọn thành M=1/(2ζ)M=1/(2\zeta). Giảm chấn thấp tạo đỉnh nhọn hơn; tăng giảm chấn làm thấp và mở rộng đỉnh. Công thức không áp dụng cho chặn cứng, va đập do khe hở, ma sát phớt phi tuyến mạnh, bão hòa van hoặc nhiều dạng dao động ghép nối.

Những gì được coi là kích thích? Kiểm tra tần số chu kỳ lệnh, các hài của biên dạng chuyển động, chuyển mạch van, thiết bị quay gần đó, tần số răng hoặc hốc băng tải đi qua, xung máy nén và va đập cuối hành trình lặp lại. Chu kỳ máy một giây có tần số cơ bản 1 Hz, nhưng dạng sóng gia tốc có thể chứa các hài cao hơn nhiều.

Không gọi mọi đỉnh rung là cộng hưởng khí nén. Nếu thay đổi áp suất buồng làm đỉnh dịch chuyển, độ cứng khí nén có khả năng tham gia. Nếu đỉnh gần như cố định nhưng thay đổi gá lắp hoặc tải lại ảnh hưởng đến nó, dạng dao động kết cấu có thể chiếm ưu thế. Nếu dao động phụ thuộc mạnh vào hệ số khuếch đại, vùng chết hoặc tần suất lấy mẫu của bộ điều khiển, hãy kiểm tra vòng điều khiển.

Cách kiểm chứng phép tính trên máy

Một nghiên cứu xi lanh tác động kép lấy mẫu áp suất và chuyển vị mỗi 0,1 ms và lặp lại mỗi điều kiện 45 lần để đặc trưng hành vi động (Nghiên cứu thực nghiệm xi lanh khí nén tác động kép, 2020). Kiểm tra tại nhà máy không cần sao chép giao thức phòng thí nghiệm, nhưng phải đồng bộ tín hiệu chuyển động, áp suất và rung.

Thực hiện theo trình tự:

  1. Xác định trạng thái. Ghi vị trí piston, tải, hướng lắp, áp suất hai buồng, lệnh van, cài đặt bộ điều áp, cài đặt điều khiển lưu lượng, kích thước ống, tình trạng dẫn hướng và cấu hình gá lắp.
  2. Đảm bảo thử nghiệm an toàn. Cách ly người khỏi vùng chuyển động, giảm năng lượng khi khả thi và không quét qua vùng cộng hưởng nghi ngờ ở toàn bộ lực sản xuất nếu chưa có kế hoạch thử được phê duyệt.
  3. Đo đúng tín hiệu. Đặt gia tốc kế trên bàn trượt hoặc tải chuyển động và thêm một chiếc trên khung nếu có thể. Bổ sung áp suất cả hai buồng và vị trí hoặc vận tốc.
  4. Kích thích nhẹ. Dùng quét lệnh biên độ thấp, bước điều khiển hoặc thử va đập có tài liệu phù hợp với máy. Va vào nắp cuối không thay thế phương pháp kích thích an toàn.
  5. Tìm các đỉnh lặp lại được. So sánh phổ, pha, tần số tắt dần và quan hệ áp suất–vị trí qua nhiều lần chạy.
  6. Chỉ thay đổi một thông số. Lặp lại với thay đổi khối lượng, áp suất hoặc vị trí đã biết. Mô hình đúng phải dự đoán được hướng dịch chuyển tần số.

Theo kinh nghiệm của chúng tôi, cải thiện chẩn đoán nhanh nhất đến từ việc ghi áp suất cả hai buồng thay vì chỉ dựa vào đồng hồ bộ điều áp. Bộ điều áp chỉ cho biết cài đặt nguồn cấp; nó không chứng minh áp suất bị giữ, áp suất ngược đường xả hoặc áp suất động tại xi lanh khi rung xảy ra.

Nghiên cứu nhận dạng servo khí nén năm 2005 đo tần số riêng theo vị trí piston và dùng đường cong đó để hỗ trợ thiết kế bộ điều khiển (Noskievi, Nhận dạng hệ servo khí nén bằng dao động tự kích, 2005). Đây là lời nhắc hữu ích: với định vị điều khiển, bản đồ tần số có thể quan trọng hơn một giá trị giữa hành trình.

ISO 20816-1:2016 đưa ra các điều kiện và quy trình chung để đo, đánh giá rung trên máy hoàn chỉnh. Tiêu chuẩn có thể hỗ trợ chương trình rung của nhà máy nhưng không cung cấp giới hạn cộng hưởng chung cho xi lanh khí nén và không thay thế mô hình tần số cùng tiêu chí chấp nhận riêng cho ứng dụng.

Cần thay đổi gì khi các tần số quá gần nhau?

Theo mô hình buồng đóng, tăng gấp đôi khối lượng chuyển động trong khi giữ nguyên độ cứng làm tần số riêng giảm còn khoảng 70,7% giá trị ban đầu. Doll và cộng sự cũng cho thấy muốn giữ cùng tần số riêng sau khi tăng gấp đôi khối lượng thì phải thay đổi định cỡ tương ứng liên quan đến độ cứng (Định cỡ xi lanh khí nén cho các nhiệm vụ chuyển động, 2015).

Chọn biện pháp tác động vào cơ chế đã xác định:

  1. Dịch chuyển kích thích. Thay đổi thời gian chu kỳ, dốc gia tốc, thời gian dừng, chuyển mạch van hoặc tốc độ thiết bị quay gần đó để các hài chính không liên tục kích thích dạng dao động.
  2. Chủ động thay đổi khối lượng chuyển động. Giảm khối lượng làm tăng tần số riêng khi độ cứng không đổi; thêm khối lượng làm giảm. Cả hai hướng đều có thể hữu ích hoặc bất lợi, vì vậy phải tính lại toàn bộ dải vận hành.
  3. Thay đổi độ cứng khí nén. Áp suất buồng, diện tích piston, thể tích khí bị giữ, thể tích chết và trạng thái van ảnh hưởng đến độ cứng. Tăng áp suất có thể tăng độ cứng nhưng cũng thay đổi lực sẵn có và năng lượng tích trữ. Không dùng áp suất như núm tinh chỉnh nếu chưa kiểm tra định mức bộ phận và rủi ro máy.
  4. Sửa đường truyền tải. Gia cường giá đỡ mềm, rút ngắn nhịp không được đỡ, loại bỏ kẹt hoặc thêm dẫn hướng phù hợp khi dạng dao động đo được thuộc kết cấu. Không dùng bu lông gá để kéo các bộ phận lệch tâm vào vị trí.
  5. Bổ sung giảm chấn tại nơi năng lượng được tiêu tán an toàn. Bộ giảm chấn, hấp thụ va đập, đệm cuối hành trình hoặc chiến lược điều khiển phải phù hợp dạng dao động. Va đập cuối hành trình thuộc đánh giá năng lượng giảm chấn, không thuộc công thức cộng hưởng giữa hành trình.
  6. Tinh chỉnh lại bộ điều khiển sau khi nhận dạng đối tượng. Giảm hệ số khuếch đại, lọc lệnh, bộ lọc khấc hoặc lập lịch hệ số khuếch đại có thể giúp trục servo khí nén, nhưng phần mềm không được che giấu gá lắp lỏng, dẫn hướng thiếu tải hoặc sự cố va đập.

Không có tỷ lệ phần trăm tách biệt an toàn chung cho mọi máy khí nén. Xác định dải tốc độ, dải tải, vị trí hành trình, dải áp suất và nhiễu có thể xảy ra, rồi xác nhận đáp ứng đo được vẫn đạt yêu cầu trong toàn bộ miền đó. Ghi lại cài đặt cuối để nhân viên bảo trì nhận biết sự trôi thông số về sau.

Câu hỏi thường gặp về tính tần số riêng

5 câu hỏi này phân biệt phương trình sàng lọc với máy đã lắp ráp. Mô hình dùng 2 áp suất buồng, 2 diện tích hiệu dụng, 2 thể tích buồng, một khối lượng hiệu dụng và trạng thái van đã nêu (Doll và cộng sự, 2015). Thiếu bất kỳ đầu vào nào cũng có thể thay đổi dạng dao động dự đoán.

Tần suất chu kỳ có giống tần số riêng không?

Không. Tần suất chu kỳ là tần số vận hành theo lệnh, còn tần số riêng là đặc tính của hệ khối lượng–độ cứng quanh một trạng thái xác định. Chu kỳ 1 Hz vẫn có thể chứa các hài gia tốc và va đập tần số cao hơn. Hãy so sánh thành phần kích thích đo được với các dạng dao động tính toán và đo được, không chỉ so sánh tần suất chu kỳ.

Trong phương trình độ cứng nên dùng áp suất dư hay áp suất tuyệt đối?

Dùng áp suất tuyệt đối trong buồng. Độ cứng khí tuân theo trạng thái áp suất–thể tích của khí bị giữ, nên áp suất dư bỏ qua áp suất khí quyển. Khi có thể, hãy đo cả hai buồng ở điều kiện vận hành. Cài đặt bộ điều áp không thay thế áp suất thực tế phía nắp và phía cần, nhất là khi van, ống và hạn chế đường xả đang hoạt động.

Xi lanh không cần có luôn có tần số riêng cao hơn không?

Không. Thiết kế không cần có thể giảm khối lượng cần chuyển động, nhưng tần số riêng còn phụ thuộc khối lượng bàn trượt và tải, thể tích hai buồng, áp suất, độ cứng dẫn hướng và gá lắp, đặc tính khớp nối và vị trí hành trình. Hành trình dài có thể tăng thể tích khí bị giữ và tạo dạng dao động kết cấu, vì vậy hãy so sánh các cụm hoàn chỉnh dưới cùng điều kiện biên.

Khi nào phải tính lại?

Tính lại sau khi thay đổi tải, đồ gá, vị trí piston, áp suất vận hành, chiều dài ống cứng hoặc ống mềm, trạng thái van, gá lắp, độ cứng dẫn hướng, cài đặt điều khiển hoặc biên dạng chuyển động. Cũng phải tính lại khi áp suất đo được khác giả định ban đầu. Kết quả hữu ích là dải tần số qua các trường hợp vận hành đáng tin cậy, không phải một con số cố định vĩnh viễn.

Thay đổi tốc độ xi lanh có loại bỏ cộng hưởng không?

Có thể dịch kích thích ra xa một dạng dao động, nhưng tốc độ chỉ là một đầu vào. Biên dạng chuyển động mới có thể tạo các hài khác và tiếp cận cuối hành trình nhanh hơn làm tăng năng lượng va đập. Hãy đo đáp ứng sau khi đổi tốc độ, rồi xác nhận giảm chấn, lưu lượng van, thời gian chu kỳ, độ ổn định điều khiển và toàn bộ miền vận hành trước khi đưa vào sử dụng.

Nguồn và tài liệu kỹ thuật

Các nguồn kỹ thuật được liên kết ngay tại nơi thảo luận từng giả định mô hình, phương trình, phương pháp thực nghiệm hoặc kết quả suy ra.

Thông tin tác giả và công ty có trên trang Giới thiệu. Độc giả có thể gửi câu hỏi kỹ thuật hoặc đề nghị sửa nguồn qua Liên hệ.