ارتعاشات ناشی از نیروهای آیرودینامیکی و هیدرولیکی
در این مقاله به بررسی دلایل ارتعاشات نیروهای آیرودینامیکی و هیدرولیکی می پردازیم.
ارتعاشات در تجهیزات دوار میتواند دلایل متعددی داشته باشد. یادمان باشد تجهیز ما با فرکانس هایی که این نیروهای مختل کننده ایجاد میکنند، در هر صورت در حال ارتعاش است اما… مقدار دامنه ی ارتعاشات محدود است، یا بهتر بگوییم در بازه‌ی مجاز میباشد. از جمله نیروهایی که به بخش دوار وارد می‌شود، نیروهای آریودینامیکی و هیدرولیکی هستند. در این نوشته به توضیح مختصر و مفید این موارد می‌پردازیم.
ارتعاشات آیرودینامیکی و هیدرلیکی
ارتعاشات آیرودینامیکی و هیدرلیکی به این صورت تعریف می‌شود که ماشین آلاتی که با سیالاتی مانند آب، روغن و هوا و انواع گازها کار می کنند، غالبأ ارتعاشات و صدای ناشی از عکس العمل پره ها که با سیال برخورد می کنند خواهند داشت. این نوع ارتعاشات برای پمپ ها، فن ها و دمنده ها بسیار متداول و به سرعت قابل تشخیص است. این ارتعاشات ناشی از نیروهای ذاتی هیدرولیکی است و به ندرت مسئله زا است مگر آن که سبب تحریک فرکانس طبیعی ماشین و یا قسمت های جانبی از جمله لوله ها و کانالها گردد.
هرگاه با این نوع ارتعاشات برخورد شد با تعیین فرکانس طبیعی قطعات مختلف، قطعه ای را که مسئله ایجاد کرده، قابل شناسایی است.
اگر ارتعاشات آیرودینامیکی یا هیدرولیکی زیاد بوده و نمی توان حالت تشدید را پیدا نمود، ممکن است مشکل از طراحی نامناسب ماشین، لوله و یا کانال کشی باشد.
کاویتاسیون
هم چنین این مسائل می تواند ناشی از کاویتاسیون، چرخش دوباره (Recirculation) و توربولانس باشد. کاویتاسیون معمولا در شرایطی که پمپ ظرفیت اضافی داشته و یا فشار در مکش (Suction) کم باشد پیش می‌آید. به این ترتیب سیالی که وارد پمپ می شود برای پر کردن جای خالی از هم کشیده می شود و این سبب می شود Pocket و یا Cavityهای خلا که بسیار ناپایدار بوده و می تواند به سرعت Collapse (ترکیدن) کنند به وجود آید.
این ترکیدن ها از آن جا که حالت ضربه زدن دارند فرکانسهای طبیعی محفظه ی پمپ، پروانه و قطعات مربوطه ی دیگر را تحریک می کند. چون ترکیدنها ممکن است در محل ها و فواصل نامشخص (Random) پیش آیند در نتیجه ارتعاشات و صدای حاصله هم از نظر دامنه ی فرکانس Random می باشند.
چرخش دوباره (Recirculation)
چرخش دوباره (Recirculation) می تواند زمانی که پمپ با ظرفیت های پایین (Low Capacity) و یا فشارهای ورودی بالا کار می کند پیش آید. در حالی که پمپ سعی می کند مقادیر اضافی سیال را از پمپ خارج کند، مقداری از سیال از خروجی پمپ به پروانه باز می گردد. این جریان معکوس و مخلوط شدن دو جریان که در دو جهت متقابل حرکت می کنند ایجاد ارتعاشات و صدا می کند.
چرخش دوباره گاهی در پمپ های چند مرحله ای که دارای Clearance بیش از اندازه بین روتور و محفظه ی پمپ هستند پیش می آید. این نوع چرخش دوباره می تواند فرکانس نسبتا پایداری که با دور پمپ مرتبط نیست ایجاد کند. به طور معمول، ارتعاشات ناشی از چرخش دوباره تغییرات Random در دامنه و فرکانس ارتعاشات نشان می دهد که مشابه وضعیتی است که به وسیله ی کاویتاسیون به وجود می آید.
توربولانس
توربولانس جریان نتیجه ی مقاومت در مقابل جریان عادی سیال می باشد. این مقاومت می تواند به وسیله گرفتگی ها، پیچ های تند و یا اصطکاک بین سیال و جداره لوله یا کانال باشد.
توربولانس از مخلوط شدن سیالات با سرعت بالا با سیالات با سرعت کم هم می تواند به وجود آید. برای مثال در یک موتور جت، گازهای خروجی سرعت بالا با هوای نسبتا ساکن بیرون مخلوط می شود. اگرچه صدای به وجود آمده ناشی از توربولانس خیلی زیاد است ولی میزان ارتعاشات روی خود ماشین نسبتا کم می باشد. دلیل آن است که شرایط توربولانس در خارج ماشین واقع می شود.
صدا و ارتعاشات ناشی از کاویتاسیون، چرخش دوباره و توربولانس جریان، مشخصات ارتعاشی مشابه ی دارند. این نوع ارتعاشات معمولا طبیعت Random دارند. برخلاف ارتعاشات پایدار ناشی از Unbalance و Misalignment، ارتعاشات ناشی از منابع Random دارای فرکانس و دامنه ی ناپایدار هستند.
