| نویسنده / نویسندگان : |
شهریار صحت
|
|
مترجم : |
|
|
کلید واژه : |
سپر ـ ارتعاش ـ دینامیکی ـ فرکانس ـ دستگاه ـ الکترومغناطیس ـ آهن ربا
|
|
چکیده : |
هنگام
کار کردن دستگاه‌ها، حتما ارتعاش ایجاد می‌شود. در بسیاری از موارد، این
ارتعاشات تاثیر منفی روی عملکرد دستگاه دارند. مثلا در فِرِز کاری وقتی
سابنده می‌چرخد و ماده سابیده می‌شود، تمام دستگاه می‌لرزد. این امر تاثیر
منفی روی دقت ساخت محصولات، عمر دستگاه و محیط کار دارد.
|
|
منابع : |
|
هنگام
کار کردن دستگاه‌ها، حتما ارتعاش ایجاد می‌شود. در بسیاری از موارد، این
ارتعاشات تاثیر منفی روی عملکرد دستگاه دارند. مثلا در فِرِز کاری وقتی
سابنده می‌چرخد و ماده سابیده می‌شود، تمام دستگاه می‌لرزد. این امر تاثیر
منفی روی دقت ساخت محصولات، عمر دستگاه و محیط کار دارد. البته ارتعاشاتی
که از خارج سیستم اعمال می‌شوند، هم، می‌توانند فرآیند فرز کاری را سخت
کنند. ضمن آنکه همیشه بین مسائل نظری و عملی تفاوت وجود دارد. آزمایش‌ها
نشان می‌دهند که نوسان‌های دستگاه از حد انتظار بالاترند. علاوه بر این،
اگر فرکانس ارتعاش تغییر کند یا مشخصات دستگاه به دلیل شار حرارتی عوض شود،
مشخصات ارتعاش هم تغییر خواهد کرد. راه حل این موضوع به‌کار بردن جاذب
ارتعاش دینامیکیِ فعال (DVA) است. یک دی.وی.ای فعال، وسیله‌ای است که
می‌تواند روی دستگاهِ مرتعش نصب و به کنترلر متصل شود. اگر مشخصات ارتعاشی
دستگاه تغییر کند، کنترلر، این تغییرات را آشکار و دی.وی.ای را برای میرا
کردن هرچه بهتر ارتعاش اصلاح می‌کند. بدین‌ترتیب از ارتعاشات دستگاه مذکور
کاسته می‌شود و چه بسا که لرزش سیستم از بین برود.
انواع جاذب‌های دینامیکی
1ـ جاذب ارتعاشیِ غیرفعالِ استاندارد
همین که جاذب تنظیم شود، فرکانسی را که برایش طراحی شده خنثی می‌کند. اگر
فرکانس تحریک تغییر کند، جرم جاذب به طور دستی کم یا زیاد می‌شود. در این
جاذب محدودیتی در فرکانس تشدیدی که به این دی.وی.ای اعمال می‌شود، وجود
ندارد. چون این جاذب برای کاری که لازم است طراحی شده است.
2ـ جاذب الکترومغناطیس (محرک جرم ثابت)
این جاذب نیمه‌فعال، توسط نیروی الکترومغناطیس راه‌اندازی می‌شود. تصویری از این نوع جاذب در زیر آمده است:
آهن‌ربای دائمی، یک میدان مغناطیسی با سیم‌پیچ قابل حمل، با جرمی که
شتاب‌دار شده ایجاد می‌کند. جرم نیز توسط فنر و میراگر به آهن‌ربای دائمی
متصل شده است. آهن‌ربا روی سطح ارتعاشی جابه‌جا می‌شود. این امر باعث
شتاب‌دار شدن جرم می‌شود. با تغییر جریان در سیم‌پیچ، نیروی الکترومغناطیس
نیز اصلاح می‌شود و بنابراین میرایی سیستم هم تغییر می‌کند. اگر کنترلر به
آهن‌ربای الکتریکی متصل شود، میرایی سیستم نیز می‌تواند دائما اصلاح شود.
در این جاذب‌ها، میدان مغناطیسی اعمالی در بازه فرکانسی 25 تا 2هزار هرتز
کار می‌کند. توجه کنید که فقط میرایی سیستم می‌تواند تغییر کند.
3- جاذب پیزوالکتریک
برای خنثی کردن ارتعاشات ناخواسته، جاذب‌های پیزوالکتریک فعال می‌توانند
استفاده شوند. زوج‌های حسگرهای پیزوالکتریک و محرک‌ها روی سازه متحرک حرکت
کرده و به کنترلر متصلند. حسگرها دامنه محلی ارتعاش را می‌سنجند و کنترلر
حالت و فرکانس ارتعاش را با این داده‌ها تخمین می‌زنند. بعد از آن کنترلر
تصمیم می‌گیرد که کدام محرک برای خنثی‌کردن ارتعاش باید روشن شود و نیروی
عکس‌العمل ایجاد کند. این جاذب‌ها کوچک و سبکند، بنابراین می‌توانند در
سیستم‌های مختلف به کار روند. این جاذب‌ها در بازه فرکانسی 60 تا 30هزار
هرتز کار می‌کنند. متاسفانه ظرفیت جابه‌جایی محرک‌های پیزوالکتریک محدودند.
بنابراین نمی‌توانند در سیستم‌هایی که تحت دامنه‌های بزرگ یا نیروهای
ارتعاشیِ قوی هستند به کار روند.
4- جاذب هوشمند فنری
فنر هوشمند اخیرا در جاذب ارتعاشی نیمه‌فعال با مقاومت ظاهری سازه‌ای متغیر
که سختی، میرایی و لختی دارند، استفاده شده است. محرک‌های پیزوالکتریک
برای تولید نیروی اصطکاک جهت اتصال دو جرم به جابه‌جایی‌ها و نیروهای زیاد
نیاز ندارد. اگر نیروی اصطکاک نباشد، دو جرم جدا هستند. اگر نیروی اصطکاک
بسیار زیاد باشد، سیستم کاملا متصل است. شدت نیرو جهت اتصال سیستم به نیروی
تحریک و مکان و سرعت‌های نسبی اجرام بستگی دارد. فرکانس‌های تشدیدی که
می‌توانند میرا شوند در بازه وسیعی از فرکانس‌های ویژه در سیستم اولیه و
سیستمی که کاملا متصل است، هستند.
البته انواع مختلف دیگری از جاذب‌های دینامیکی وجود دارند؛ بدین‌قرار:
1ـ دی.وی.ای تکی
2ـ دی.وی.ای دوتایی
3ـ انواع دیگر از جاذب که در سیم‌های هوایی فشار قوی استعمال می‌شود.
4ـ سازه‌های استخر‌ـ‌شکل (مخزنی) که در بالای ساختمان‌ها و برج‌ها ایجاد می‌شوند.
5ـ جاذب‌های آونگی که در آسمان‌خراش‌ها استفاده می‌شود.
6ـ جاذب‌های افقی و عمودی که مثلا در پل میلینیوم لندن استفاده شده است و غیره.
نکته‌ای که در پایان باید به آن اشاره کرد این است که در طراحی جاذب‌های دینامیکی معمولا به مسائل زیر توجه می‌شود:
1ـ خرابی ایمن/2ـ دامنه وسیع کاربرد/3ـ جمع‌و‌جور بودن/4ـ سادگی در نصب/5ـ
توانایی در اضافه شدن به دستگاه خارجی/6ـ دامنه وسیع فرکانس‌هایی که
دی.وی.ای ها می‌توانند دریافت کنند/7ـ توانایی پاسخ به عوامل غیرخطی/8ـ
سیستم کنترلی ساده/9ـ هزینه کم/10ـ مصرف توان کم.
منبع: مجله دانشمند شماره 616 بهمن 1393
مجله دانشمند 616