از همه جا

مسأله کاهش میزان ارتعاشات در سازه ها در شاخه های گوناگون تکنولوژی اعم از صنعت، حمل و نقل، ابزار مهندسی و غیره از دیرباز مورد توجه بوده است . اغلب آن مرتب با

نیاز به افزایش مقاومت و کاهش مصالح سازه ها می باشد . با وجود این چنین جنبه هایی از مسأله مانند مواجهه با نیازمندیهای مهندسی، شرای بهره برداری و محافظت افراد از ارتعاشات مضر نیز، کم اهمیت نیستند . ضرورت حل این مسأله رو به فزونی، به ابعاد بزرگتر سازه ها، افزایش سرعت بهره برداری از ماشینها، استانداردهای بهداشتی سخت گیرانه و خواسته های تکنولوژیکی مربوط میشود . امروزه ما راهها و ابزارهای زیادی برای جلوگیری از ارتعاشات غیر قابل قبول می شناسیم ، به ویژه ، کاش خطاهای نامیزانی و میزان کردن ماشینهایی که منبع بارهای دینامیکی هستند . ما می توانیم پارامتر های سختی و اینرسی سازه های را برای سازگاری آنها در برابر تشدید تغییر دهیم ، خاصیت میرایی را به وسیله استفاده از مصالحی که دارای توانایی میرایی بالایی هستند افزایش دهیم ، استفاده از عایقها و جاذبهای ارتعاش هم از دیگر روش های کاهش ارتعاش می باشد . هر یک از روش های مذکور محدوده معقولی برای کاربرد دارند . جاذبها نقش ویژه ای داند زیرا نه تنها می تواند در مرحله طرح و ساخت ، بلکه هنگام نمایان شدن خواص دینامیکی نارضایت بخش در سازه به هنگام بهره برداری هم به کار روند. جاذبها با صرفه نیز هستند زیرا در یک هزینه نسبتا کم،کاهش مورد نیاز میزان ارتعاش را بیمه می کنند . جاذبها کاربرد زیادی دارند،استفاده آنها در کشتی سازی معروف

است . آنها دیرینه ای در کاهش ارتعاش کابلها دارند .مثالهای بیشماری از کاربرد آنها در کاهش ارتعاش در سازه های گوناگون مهندسی وجود دارد : دودکشهای فولادی ،برجهای تلویزیونی ، پلها، ساختمانها وغیره. جاذبهای ارتعاش برای بهبود بهره برداری از ابزارهای اندازه گیری و عایق ارتعاش در حالتهای گذرا استفاده می شوند. رویکرد اصلی پژوهش در زمینه جذب ارتعاش شامل : بهینه سازی پارامترها و ارزیابی بازده جاذب دینامیکی در شرای پایدار و گذرا تحت حرکات دینامیکی گوناگون ، بررسی بازده جاذب دینامیکی خطی و غیر خطی ، یافتن زمینه هایی از بیشترین کاربرد سودمند جاذب دینامیکی در سازه های واقعی با طرح های نسبتا ساده و یا بسیار پیچیده ، بررسی سیستم های دو یا چند درجه آزادی و تکمیل روشهای محاسباتی کارآمد برای ساختارهایی با جاذب دینامیکی و... می باشد.

ما در اینجا ساده ترین مدل مکانیکی جاذب یعنی جاذب خطی تک جرمی را مورد بررسی قرار خواهیم داد ، که بسته به نیازها و محدودیتها می تواند شکلهای گوناگونی داشته باشد . به علاوه برای افزایش راندمان در یک باند فرکانسی معین و یا برای افزایش باند فرکانس بهره برداری می تواند خیلی پیچیده ساخته شود.

در این فصل تکنیکهای متعددی را برای کنترل ارتعاش مورد بررسی قرار خواهیم داد که شامل روشهای حذف یا کاهش ارتعاش می باشند. منابع متعددی برای ارتعاش در یک محی صنعتی وجود دارد : فرآیندهای بر خورد مانند شمع کوبی و دمیدن جریان هوا یا بخار ، ماشینهای دوار یا رفت و برگشتی مانند موتورها و کمپرسورها ، وسایل نقلیه مانند کامیونها ، ترنها و هواپیماها ، جریان سیالات و بسیاری منابع دیگر . وجود ارتعاش اغلب منجر به تأثیرات ناخواسته از قبیل انهدام سازه ای یا مکانیکی ، تعمیر و نگهداری پی در پی و پر خرج ماشینها و صلب آسایش از انسان می گردد . گاهی ارتعاش می تواند بر مبنای تجزیه و تحلیل تئوریک از بین برود ولی برای از بین بردن ارتعاش ممکن است متحمل هزینه های ساخت بسیار زیادی شویم . یک طراح باید بین یک حد ارتعاش قابل قبول و یک هزینه ساخت مقبول تصمیم گیری کند . در بعضی موارد نیروی محرک جزء جدانشدنی ماشین می باشد ، همانطور که می دانیم حتی یک نیروی محرکه نسبتا کوچک می تواند در فرکانسهای طبیعی سیستم باعث تشدید گردد بخصوص در سیستم هایی که دارای میرایی اندک هستند . در این حالات می توان با استفاده از روشهای کنترل ارتعاش پاسخ را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش داد .

تمام محورهای دوار انعطاف پذیر هستند و بنابراین تمایل دارند که در سرعتهای معینی کمانش کرده و بطور پیچیده ای دچار لنگی شوند . لنگی می تواند به صورت دوران صفحه ما بین محور خمیده شده و خ واصل مراکز یاتاقانها تعریف گردد . لنگی ناشی از عواملی از قبیل نامیزانی ، اصطکاک سیال در یاتاقانها ،نیروهای ژیروسکوپی ،و استهلاک هیستریک در محور می باشد . لنگی می تواند هم جهت با چرخش محور یا در خلاف جهت آن روی دهد و سرعت چرخش می تواند مساوی با سرعت چرخش محور باشد یا با آن مساوی نباشد. یک محور در حال گردش در سرعت های معینی ارتعاشات عرضی بیش از حدی از خود نشان می دهد . این سرعت با فرکانس های طبیعی سیستم متناظر می باشد و به سرعت بحرانی موسوم است و در این حالت تشدید رخ خواهد داد . در سرعت بحرانی انحراف محور زیاد بوده و نیروی وارده به یاتاقانها خیلی زیاد است و باعث ارتعاش بدنه ماشین خواهد شد و این میتواند منجربه صدمات ساختمانی به یاتاقانها و بدنه گردد. به علاوه انحراف زیاد محور موجب تغییر شکل دائمی آن و یا برخورد روتور با محفظه می گردد . دامنه ارتعاش محور در سرعت بحرانی زمانی به حد خطرناک می رسد که فرصت لازم برای رسیدن به آن دامنه را داشته باشد . بنابراین اگر ماشین از سرعت بحرانی سریع عبور کند دامنه می تواند قابل قبول باشد ، در حالی که عبور آهسته به توسعه دامنه های بزرگ کمک می کند ومی تواند خسارات جبران ناپذیری ایجاد کند .

اجزاء متحرک اصلی یک موتور رفت و برگشتی عبارتند از : پیستون ، میل لنگ و شاتون . ارتعاشات در موتور های رفت و برگشتی در اثر عوامل زیر رخ می دهد :

-1 تغییرات متناوب فشار گاز درون سیلندر

-2 نیروهای اینرسی که در قسمتهای متحرک تمرکز یافته اند .

یک موتور تک سیلندر به طور اجتناب ناپذیری نامیزان است ، در حالی که در یک موتور چند سیلندر می توان با آرایش مناسب لنگها ، نیروها و گشتاورهای موجود را بالانس نمود .

موقعی که محوری گشتاوری را منتقل می کند تحت تأثیر پیچش قرار می گیرد و اگر گشتاور انتقالی دارای تغییرات تناوبی باشد محور به صورت پیچش و باز پیچش نوسان می کند . اگر فرکانس گشتاور انتقالی با فرکانس طبیعی ارتعاش پیچشی محور برابر شود ، این مطلب موجب می شوده دامنه ارتعاش پیچشی بالا رفته و باعث صدمه دیدن محور گردد . سرعت کاری ماشین نزدیک یکی از سرعتهای بحرانی باشد می توان طرح را به گونه ای تغییر داد که فرکانس طبیعی ارتعاش پیچشی آن بالا رفته و ارتعاش حذف گردد و یا با نصب مستهلک کننده دامنه آنها را کاهش داد .