Вибрация низкочастотная: Низкочастотная вибрация – Надежность работы турбинного оборудования (Инженерия)

Низкочастотные вибрации автомобиля усыпили водителей

Низкочастотные вибрации автомобиля повышают сонливость водителей, сообщается в статье, опубликованной в журнале Ergonomics. Австралийские ученые дали участникам своего исследования поуправлять автомобилем-симулятором и выяснили, что если водители испытывают легкую (4–7 герц) вибрацию, повышается их сонливость и вариативность сердечного ритма, что говорит о попытках организма повысить концентрацию внимания.

Причиной многих дорожно-транспортных происшествий считается невнимательность водителей. Речь идет не только о тех, кто отвлекается от дороги и не может справиться с управлением — многие водители, проведя в дороге несколько часов, попросту засыпают за рулем, причем это касается не только тех, кто ездит в темное время суток. Именно поэтому садиться за руль в уставшем состоянии не рекомендуется.

Сонливость водителей, однако, может быть вызвана не только бессонной ночью. Ученые из Мельбурнского королевского технологического университета под руководством Стивена Робинсона (Stephen Robinson) решили проверить, как на состояние водителей влияют низкочастотные вибрации, вызываемые работой двигателя автомобиля. В их исследовании приняли участие 15 студентов (4 девушки и 11 молодых людей). Ни у кого из добровольцев не было заболеваний сердечно-сосудистой системы, болей в шее или других нарушений опорно-двигательного аппарата. Все они умели водить автомобиль и в течение пяти дней до начала эксперимента придерживались нормальной гигиены сна: спали минимум по семь часов в сутки.

Добровольцев посадили за симулятор автомобиля, которым им необходимо было управлять в течение часа: от добровольцев требовалось сохранять постоянную скорость (160 км/ч) и держаться одной определенной полосы на дороге. Для того, чтобы увеличить возможность появления сонливости, эксперимент проходил в ночное время (в промежутке с десяти вечера до двух ночи), участникам необходимо было надеть шумоподавляющие наушники, а свет в экспериментальной комнате был приглушен. Всего эксперимент проходил два дня. В первый день участники управляли симулятором в обычном режиме, а на второй день к креслу участников через опорную платформу подавались низкочастотные (частотой от 4 до 7 герц) вибрации, имитирующие вибрацию настоящего автомобиля.  

В качестве основных показателей сонливости ученые выбрали два параметра. Первый — субъективные ощущения самих участников: их попросили оценить собственную сонливость до и после симуляции по десятибалльной шкале. В начале эксперимента показатели сонливости участников не отличались (примерный показатель равнялся пяти). После окончания симуляции участники, проходившие симуляцию в вибрирующем кресле, чувствовали себя намного (p < 0,001) более сонливыми, чем участники из контрольной группы (средние показатели: 7,8 и 5,9). 

Вторым показателем была вариативность сердечного ритма участников (heart-rate variability) — изменения паузы между ударами сердца, которые используются в качестве объективного физиологического показателя работы вегетативной нервной системы. Главное измерение вариативности сердечного ритма — отношение низкой частоты сердечного ритма к высокому. Чем выше показатель этого отношения, тем выше показатели работы симпатической нервной системы, которая активируется при стрессовых ситуациях. Ученые заметили, что этот показатель выше у людей, проходящих стимуляцию в вибрирующем кресле.

По мнению ученых, такой результат может означать то, что сонливость, вызванная вибрацией автомобиля, вызывает физиологическую реакцию, выражающуюся в повышенном ответе на стресс: чувствуя сонливость, организм начинает с ней бороться, повышая и сильнее варьируя сердечный ритм. 

Низкочастотную вибрацию выбрали неслучайно: частота от 4 до 7 герц соответствует колебанию активности головного мозга в тета-диапазоне, который часто служит показателем сонливости при психофизиологических исследованиях. Ученые отмечают, что в дальнейших работах необходимо проверить изменения состояния водителей и при вибрации других частот. В целом, полученные данные могут быть использованы для улучшения безопасности на дорогах: например, с помощью использования дополнительных средств амортизации при проектировании автомобилей.

Сейчас для борьбы с сонливостью водителей за рулем инженеры придумывают самые разные методы. К примеру, осенью прошлого года компания Ford представила специальную шапку для дальнобойщиков, которая умеет определять, когда водитель заснул или засыпает и включает будильник и яркий светодиод на козырьке.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Автоколебания и субгармонические вибрации. Часть 1. Причины возникновения низкочастотной вибрации | КУМЕНКО

Костюк А. Г. Динамика и прочность турбомашин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 476 с.

РТМ 108.021.05-82. Турбины паровые стационарные. Методы предотвращения низкочастотной вибрации валопроводов энергетических турбин / В. И. Олимпиев, Л. Г. Крупский, А. И. Смирный и др. – Л.: НПО ЦКТИ, 1982. – 12 с.

Рунов Б. Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 352 с.

Гольдин А. С. Вибрация роторных машин. – М.: Машиностроение, 2000. – 344 с.

Биялт М. А., Кистойчев А. В. Анализ причин возникновения НЧВ на опорах роторных машин с гибкой муфтой: В сб. докл. “Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ, 2013. С. 127 – 134.

Миндрин В. И., Пачурин Г. В., Ребрушкин М. Н. Причины и снижение низко- и высокочастотной вибрации энергетических машин // Современные наукоёмкие технологии. 2015. № 4. С. 89 – 94.

Миндрин В. И., Пачурин Г. В., Ребрушкин М. Н. Вибрационная безопасность энергетических машин: В кн. “Актуальные вопросы технических наук: теоретический и практический аспекты”. Коллективная монография. Вып. 9. Под ред. М. З. Закирова. – Уфа: Аэтерна, 2019. – 111 с.

Луполо О. А., Молчанов А. А., Куменко А. И. О низкочастотной вибрации приводных турбин ОР-12ПМ КТЗ // Энергетик. 1991. № 6. С. 24 – 26.

Ильичёв В. Ю., Ямпольский И. Д. Исследование сил и моментов в соединении резинопальцевой муфты при расцентровке осей валов / Математическое моделирование сложных технических систем: сб. статей. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. – 136 с.

Ильичев В. Ю. Насонов Д. А. Экспериментально-аналитическое исследование и коррекция статических и динамических характеристик резинопальцевых муфт // Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. Вып. 3. 2011. С. 46 – 52.

Костюк А. Г., Некрасов А. Л., Куменко А. И. Анализ субгармонических колебаний систем “ротор – подшипники скольжения” // Теплоэнергетика. 1998. № 1. С. 10 – 15.

Adams M. L. Non-linear dynamics of flexible multi-bearing rotors // Journal of Sound and Vibration. 1980. Vol. 71. Is. 1. P. 129 – 144.

Bently D. E., Hatch Ch. T. Fundamentals of rotating Machinery Diagnostics. – New York: Edited by Bob Grissom, 2002. – 726 p.

Childs D. Turbomachinery Rotordynamics: Phenomena, Modeling and Analysis. – New York, Edition by Dara Childs, 1993. – 651 p.

Agnieszka (Agnes) Muszynska. Rotordynamics. – London-New York: LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, 2010. – 1240 p.

Капица П. Л. Устойчивость и переход через критические числа оборотов быстро вращающихся валов при наличии трения // ЖТФ. 1939. Т. IX. Вып. 2. С. 124 – 147.

Васильев В. А., Ницкий А. Ю. Частотные характеристики и вынужденные колебания питательных насосов ПН-1500-350: В сб. докл. “Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ, 2017. С. 218 – 225.

Vasilyev V. A. Numerical and experimental study of fluid dynamic coefficients in smooth and grooved annular seals and investigation of flow induced self-excited rotor oscillations in high-capacity feed pumps / V. A. Vasilyev, A. Yu. Nitskiy, M. V. Kraposhin // Pump Users International Forum. 2012. P. 61 – 71.

Куменко А. И., Тимин А. В. Учёт влияния качества сборки на ресурс соединений роторов турбоагрегатов / Материалы V междунар. науч.-техн. семинара “Современные технологии сборки” 19 – 20 октября 2017 г. – М.: Московский политехнический университет (МАМИ). С. 200 – 206.

Куменко А. И. Влияние статических сил в парциальной ступени на устойчивость и параметры сборки цилиндров высокого давления мощной турбомашины // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2001. № 6. С. 12 – 18.

Куменко А. И. Проблемы обеспечения надёжности турбоагрегатов и пути их решения при ремонте турбоагрегатов: В сб. докл. “Ремонт и техническое обслуживания оборудования электрических станций”. – М.: ВТИ. 2019. С. 251 – 256.

Куменко А. И. Низкочастотная вибрация роторов турбин, её причины, методы диагностирования и устранения. // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2006. № 4. С. 24 – 28.

Воскресенский В. А., Дьяков В. И., Зиле А. З. Расчёт и проектирование опор жидкостного трения. Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 232 с.

Куменко А. И., Кузьминых Н. Ю. Моделирование статических характеристик подшипников скольжения для крупных энергетических турбоагрегатов // Надёжность и безопасность энергетики. 2016. № 1 (32). С. 24 – 29.

Чистов А. А. Исследование аэродинамических сил, вызывающих автоколебания ротора, выработка рекомендаций по повышению виброустойчивости без снижения экономичности / Дис.. канд. техн. наук. – М.: МЭИ, 1993. – 191 с.

Коновалов Р. Н. Экспериментальные исследования расходных и динамических характеристик уплотнений для ступени с полным и парциальным подводом пара / Дис.. канд. техн. наук. – М.: МЭИ, 2003. – 169 с.

Костюк А. Г. Колебания паровых турбоагрегатов: В кн. Вибрации в технике. Справочник Т. 3. Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. – М.: Машиностроение, 1980. С. 300 – 322.

Буглаев В. Т. Модернизация диафрагменных уплотнений цилиндра высокого давления турбины К-500-5,9/3000 / В. Т. Буглаев, В. Т. Перевезенцев, A. Л. Карташов и др. // Энергетические машины и установки. 2009. № 1. С. 46 – 50.

Костюк А. Г. Выбор лабиринтных уплотнений в паровых турбинах // Теплоэнергетика. 2015. № 1. С. 17 – 21.

Неуймин В. М. Эффективность лабиринтных уплотнений проточных частей паровых турбин электростанций России // Библиотечка электротехника. 2021. № 3 (267). – 80 с.

Позняк Э. Л. Колебания роторов: В кн. Вибрация в технике. Справочник. Т. 3. Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. – М.: Машиностроение, 1980. С. 130 – 189.

Костюк А. Г., Булкин А. Е., Трухний А. Д. Паровые турбины и газотурбинные установки для электростанций. – М.: Издательский дом МЭИ, 2018. – 557 с.

Костюк А. Г., Шатохин В. Ф., Волоховская О. А. Особенности движения ротора с задеванием о статор // Теплоэнергетика. 2013. № 9. С. 21 – 27.

Лисянский А. С. Создание малоопорной конструкции валопроводов мощных паровых турбин / А. С. Лисянский, М. И. Шкляров, Е. М. Сухоруков и др. // Электрические станции. 2007. № 12. С. 52 – 58.

Понимание и смягчение вибрации в вашем учреждении

Низкочастотная и высокочастотная вибрация оказывают значительное влияние на лаборатории электронной микроскопии и высокотехнологичные производственные предприятия. Эти два типа вибрации возникают по разным причинам, и стратегия смягчения вибрации для каждого из них также различна. Консультанты по вибрационным технологиям (VEC) могут помочь вам количественно определить и идентифицировать вибрацию на вашем объекте, а также разработать стратегии ее устранения с учетом ваших уникальных требований.

О низкочастотной вибрации

Низкочастотную вибрацию обычно вызывают источники за пределами вашего учреждения. Большие импульсы возбуждают низкочастотные резонансы земли, которые зависят от состояния почвы в вашем регионе. Эти резонансы обычно находятся в диапазоне 3-20 Гц. Некоторые примеры источников импульсов включают движение транспорта, лежачих полицейских, строительство или поезда. Движение зданий на верхних этажах также является источником низкочастотной вибрации.

Источники низкочастотных вибраций, как правило, остаются стабильными во времени, если только не происходят какие-либо кардинальные изменения в инфраструктуре или непосредственно по соседству не начинается строительный проект. Эти импульсы распространяются дальше и обладают большей энергией, чем высокочастотные источники вибрации.

Вибрация наиболее сильно повлияет на ваше оборудование, если она соответствует резонансу самого инструмента. Представьте ребенка на качелях. Если вы толкаете с той же частотой, что и замах, амплитуда увеличивается. Собственная частота колебаний, или естественная частота, зависит от длины качания от точки опоры до ребенка. Раскачивание качелей с естественной частотой может быть забавой для ребенка, но для машины в лаборатории возбуждение естественных резонансов машины часто ухудшает ее работу.

Низкочастотная и высокочастотная вибрация вызвана различными категориальными источниками и требует различных подходов к смягчению

Снижение низкочастотной вибрации

Лаборатория или высокотехнологичное производственное предприятие имеет только один способ уменьшить этот тип вибрации — активную систему виброизоляции. В этих системах системы управления с обратной и прямой связью используют встроенные датчики и приводы для изоляции оборудования от вибрации. Датчики обнаруживают входящую вибрацию, а контроллер посылает сигналы на приводы, которые генерируют равную и противоположную силу, чтобы свести на нет воздействие внешней вибрации на ваше оборудование.

Хотя лучшие системы очень эффективны для снижения вибрации, они могут быть дорогостоящими. Установка систем активной изоляции во всей лаборатории часто может увеличить стоимость вашего объекта на сотни тысяч или даже миллионы долларов.

В идеальной ситуации перед переездом в новое помещение лучше всего протестировать и контролировать вибрацию. Проведение тщательной оценки площадки или установка мониторов вибрации могут предотвратить дорогостоящие ошибки. Это похоже на проверку дома на наличие плесени или других опасных химикатов перед тем, как въехать. Иногда стоимость ремонта может повлиять на решение о покупке. Тем не менее, перемещение объектов часто не вариант. В этих ситуациях нет другого способа, кроме активной системы изоляции, для смягчения проблемы с низкими частотами, особенно для источника вибрации, расположенного за пределами вашей собственности. Выбор объекта, на котором нет проблем с низкочастотной вибрацией, окупится в долгосрочной перспективе.

Эта проблема будет становиться все более распространенной, особенно по мере увеличения разрешения приборов, уменьшения критических размеров, а также по мере того, как микроскопы и высокотехнологичное лабораторное оборудование становятся все более чувствительными к низкочастотным вибрациям.

О высокочастотных вибрациях

Удары и ослабление вибраций сильно отличаются при высокочастотных вибрациях. Источники высокочастотных вибраций обычно возникают внутри вашего объекта. Некоторые примеры могут включать насосы, чиллеры, вентиляторы или системы HVAC. Частота вращения этих объектов может привести к вибрациям, нарушающим работу инструмента. Высокочастотные вибрации часто изменяются и усиливаются с течением времени. Поскольку эти источники обычно находятся внутри вашего предприятия, они находятся в непосредственной близости от места установки инструмента и часто встречаются в диапазоне частот от 20 до 200 Гц.

Смягчение высокочастотных вибраций

Высокочастотные вибрации часто можно смягчить с помощью недорогих изоляторов, продуманного размещения оборудования и поддержания оборудования в хорошем рабочем состоянии. Эти решения часто более эффективны, чем активные системы виброизоляции, которые производители оптимизируют для смягчения низкочастотных вибраций. Многие системы активной виброизоляции не подавляют вибрацию на более высоких частотах, начиная с ~ 50 Гц. Большинство источников механической вибрации работают в этом повышенном диапазоне.

Поскольку высокочастотные вибрации обычно изменяются и усиливаются со временем, мониторинг вибрации является эффективным и экономичным способом предотвращения проблем с вибрацией. Способность уменьшать вибрацию усиливается данными и вашей способностью понять проблему. Мониторинг может предоставить вам данные, необходимые для перемещения пострадавшего оборудования или первоначального размещения его в зоне, на которую не влияет вибрация. Ваш объект, вероятно, развивается и со временем накапливает новое оборудование. Понимание окружающей среды может помочь вам получить максимальную отдачу от ваших инвестиций. Развернув специально разработанные мониторы вибрации на своем предприятии, такие как платформа Quantridge, вы сможете предвидеть проблемы до того, как они повлияют на ваше оборудование.

Используйте данные для смягчения вибрации

Поскольку не все вибрации одинаковы, их влияние на ваше оборудование также будет различным. Наем такого эксперта, как VEC, может помочь вам количественно оценить данные, чтобы вы могли принимать более обоснованные решения.

Мы можем помочь с:

  • Испытания на виброустойчивость . Оценка площадки может помочь вам определить, где разместить оборудование, и оценить потенциальные площадки перед заселением или покупкой. Они служат мгновенным снимком текущих уровней вибрации на вашем объекте или предлагаемой площадке.
  • Мониторинг вибрации – Наша платформа Quantridge специально разработана для мониторинга вибрации в высокотехнологичных и микроскопических установках. Это может помочь как с оценкой места, так и с предотвращением того, что вибрация со временем достигнет проблемного уровня.
  • Оценка вариантов снижения вибрации — Мы можем помочь вам определить, какая стратегия снижения вибрации подходит вам и вашему предприятию.
  • Платформа активной виброизоляции — компания VEC гордится тем, что является дистрибьютором продукции Daeil Systems для активной виброизоляции.
    VEC может помочь выбрать и спроектировать активную систему виброизоляции в соответствии с вашими уникальными требованиями.

Вибрация может быть дорогостоящей и подавляющей, если ее обнаружить поблизости или внутри здания. Мы поможем вам разработать практическую стратегию снижения вибрации и убедиться, что она не мешает вашей текущей работе. Если вы хотите обсудить свой следующий проект, свяжитесь с нами сегодня!

Низкочастотные (сейсмические) датчики вибрации

Наар инхауд
    • ± 0,5 г
    • ± 3 г
    • ±5 г
    • ±10 г
    • ±20 г
    • ±25 г
    • ±50 г
    • 10 мВ/г
    • 100 мВ/г
    • 200 мВ/г
    • 250 мВ/г
    • 500 мВ/г
    • 1000 мВ/г
    • 10 В/г
    • 1000 В/г
    • 10 В/дюйм/с
    • 0,1 В/дюйм/с
    • от 5 до 40 В
    • ASC EQ-x211: 75 г | Эквалайзер ASC-x215: 190 г
    • 15 г
    • 0,5 мкг
    • 2 мкг
    • 8 мкг
    • 12 мкг
    • 250 мкг
    • 350 мкг
    • 400 мкг
    • 500 мкг
    • Фильтр нижних частот
    • 0,7, 1,2 мкг/√Гц

786-500-D2 Низкочастотные (сейсмические) датчики вибрации

Верхний выход, широкополосный высокочувствительный, низкочастотный датчик, разъем MIL-C-5015, 500 мВ/г, допуск чувствительности ±5%

Диапазон измерений ±10 г

Чувствительность 500 мВ/г

Шум 500 мкг

Перейти к продукту Техническая спецификация

786LF Низкочастотные (сейсмические) датчики вибрации

Верхний выход, чрезвычайно низкая частота 0,1 Гц, разъем MIL-C-5015, изолированный корпус, 100 мВ/г, допуск чувствительности ±5%

Диапазон измерений ±50 г

Чувствительность 100 мВ/г

Шум 400 мкг

Перейти к продукту Техническая спецификация

786LF-250 Низкочастотные (сейсмические) датчики вибрации

Верхний выход, чрезвычайно низкая частота 0,1 Гц, разъем MIL-C-5015, изолированный корпус, 250 мВ/г, допуск чувствительности ±5%

Диапазон измерений ±20 г

Чувствительность 250 мВ/г

Шум 350 мкг

Перейти к продукту Техническая спецификация

Не можете найти то, что ищете?

Мы предлагаем низкочастотные (сейсмические) датчики вибрации, но также можем помочь вам с изготовленным на заказ датчиком вибрации или комплексным измерительным решением.