ปญหาการสนในผลตภณฑอตสาหกรรมและตวอยางแนวทางการแกไข

ผศ.ดร. จกร จนทลกขณา Sound and Vibration Engineering Laboratory (SVEL)

ภาควชาวศวกรรมเครองกลและการบน-อวกาศ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

คณ สทธกนต วศนพงศวณชApplication Engineer บรษท เมเชอรโทรนกซจ ากด

1

เนอหาในการบรรยาย

การสนทางกล คออะไร

การแสดงการสนแบบ Time Waveform

การแสดงการสนแบบ Fourier Spectrum

การสาธตปญหาหลกการวเคราะหการสนผลตภณฑและแนวทางการแกปญหา

2

การสนโดยทวไปการสน

การเคลอนทกลบไปมา

ชนสวน

สมผสกน

การสกหรอ ระยะขยบเพม

การสน กลายเปน

ความเสยหาย

3

การสนทางกล

การสน เกดการเคลอนท หรอกฎของนวตนขอท 2

(F = ma)

เหต คอ แรง (Force) ผล คอ การเคลอนท (acceleration หรอ a v x )

4

วสด+รปทรง = ความยดหยน แบบสปรง (k) & มวล (m)

5

D มาก-นอย มผลอยางไร

• D คอ ระยะการสน (Displacement) หรอขนาดการสน (Amplitude)

• มผลตอโครงสรางเสยรป เชน เพลาโกงงอ เกดความเคนสง เสยงตอวสดเสยหาย

• และการลาตว (Fatigue) วสด

6

ความถ (เชงมม) มผลอยางไร

•𝜔 = 2𝜋𝑓• โดย f คอความถ (เชงรอบการสนขนลง) หนวย Hz หรอ กรอบ ตอ วนาท (Cycle/sec.)

7

Mode shape หรอ รปรางการสน ผลจาก

8

โครงสรางพลวไหว (Flexible structure)

•ขนาดการสนแตละต าแหนงไมเทากน

9

D V A

• ระยะการสน Displacement

• ความเรวการสน Velocity

• ความเรงการสน Acceleration

10

ตวแปรอนๆ ทระบเกยวกบการสนแบบซายน (Sine wave)

11

Vrms

12

Apeak

13

Arms

14

Real vibration signal

15

Time domain Frequency Domain

16

การสนทางอตสาหกรรม (ผลตภณฑ)การสนแบบไมสมดล (Unbalance)

การสนแบบเยองศนย (Misalignment)

การสนแบบหลวมคลอน (Looseness)

การสนพอง หรอปรากฎการณรโซแนนซ (Resonance)

การสนแบบเกดชวคร (Shock, Non-stationary)

อนๆ 17

การสนแบบไมสมดล (Unbalance)

18

Unbalance mass 𝐹𝑛 = 𝑚ไมสมดล(𝜔2𝑟

19

D, แสดงใน Frequency Domain

20

อนกรมฟเรยร (Fourier series) = Sum of Waves

21

Fourier (linear) spectrum

22

ตวอยางสญญาณจรงจากเครองจกร ปญหาเยองศนยTime waveform Fourier spectrum

23

40.00 40.03s

-0.44

0.44

Real

m/s

2

0.00

1.00

Am

plit

ude

F C5 Acc

Harmonics, Super-harmonics (2X, 3X, …)

24

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• รปท A1 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 1 จาก 3 ต าแหนงวด

• รปท A2 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 2 จาก 3 ต าแหนงวด

• รปท A3 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 3 จาก 3 ต าแหนงวด

• ตอบค าถาม ท 1 จดวดใด มขนาดการสนมากทสด ททกความเรวรอบหมนมอเตอร

Acc1Acc2

Acc3

25

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 1 จดวดใด มขนาดการสนมากทสด ททกความเรวรอบหมนมอเตอร

A1

Acc1Acc2

Acc3

26

27

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

40m

80m

0.12

0.16

0.2

0.24

0.28

[m/s²]

A1 Lab A - Vary S

Speed 1,2,3

Acc1 A-S1 (Magnitude)

Acc2 A-S1 (Magnitude)

Acc3 A-S1 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 1 จดวดใด มขนาดการสนมากทสด ททกความเรวรอบหมนมอเตอร

A2 Acc1Acc2

Acc3

28

29

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

40m

80m

0.12

0.16

0.2

0.24

0.28

[m/s²]

A2 Lab A - Vary S

Speed 1,2,3

Acc1 A-S2 (Magnitude)

Acc2 A-S2 (Magnitude)

Acc3 A-S2 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 1 จดวดใด มขนาดการสนมากทสด ททกความเรวรอบหมนมอเตอร

A3

Acc1Acc2

Acc3

30

31

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

40m

80m

0.12

0.16

0.2

0.24

0.28

[m/s²]

A3 Lab A - Vary S

Speed 1,2,3

Acc1 A-S3 (Magnitude)

Acc2 A-S3 (Magnitude)

Acc3 A-S3 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

ตอบค าถาม ท 1 จดวดใด มขนาดการสนมากทสด ททกความเรวรอบหมนมอเตอร • ตอบ• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

32

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• รปท A4 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 1,2,3 จาก ต าแหนงวดท 1

• รปท A5 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 1,2,3 จาก ต าแหนงวดท 2

• รปท A6 เปรยบเทยบ คาความเรงการสน ณ ความเรวรอบหมน ท Speed 1,2,3 จาก ต าแหนงวดท 3

• ตอบค าถาม ท 2 จดวดใด มพฤตกรรมการสนทนาจะเปนแบบไมสมดล

33

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 2 จดวดใด มพฤตกรรมการสนทนาจะเปนแบบไมสมดล

A4

Acc1Acc2

Acc3

34

35

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

A4 Lab A - Compare Speed

Acc 1

Acc1 A-S1 (Magnitude)

Acc1 A-S2 (Magnitude)

Acc1 A-S3 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 2 จดวดใด มพฤตกรรมการสนทนาจะเปนแบบไมสมดล

A5 Acc1Acc2

Acc3

36

37

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

A5 Lab A - Compare Speed

Acc2

Acc2 A-S1 (Magnitude)

Acc2 A-S2 (Magnitude)

Acc2 A-S3 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

Lab A: ต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร

• ตอบค าถาม ท 2 จดวดใด มพฤตกรรมการสนทนาจะเปนแบบไมสมดล

A6

Acc1Acc2

Acc3

38

39

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

A6 Lab A - Compare Speed

Acc3

Acc3 A-S1 (Magnitude)

Acc3 A-S2 (Magnitude)

Acc3 A-S3 (Magnitude)

Acc1Acc2

Acc3

ตอบค าถาม ท 2 จดวดใด มพฤตกรรมการสนทนาจะเปนแบบไมสมดล• ตอบ• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

40

Lab D: เหมอน Lab A คอต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร แตเลอนคอพดลมลงต าสด• รปท D1 เปรยบเทยบความเรง จากต าแหนงวดความเรงท 1 @ speed 1 ของ Lab A (คอยดสด) กบ Lab D (คอลงสด)

• รปท D2 เปรยบเทยบความเรง จากต าแหนงวดความเรงท 1 @ speed 3 ของ Lab A (คอยดสด) กบ Lab D (คอลงสด)

• ตอบค าถามท 3 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณจดวดท 1 น

41

Lab D: เหมอน Lab A คอต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร แตเลอนคอพดลมลงต าสด

42

Acc1

Acc1

D1

ตอบค าถามท 3 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 1 น

43

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

D1 Lab A vs D

Speed 1

Acc1 A-S1 (Magnitude)

Acc1 D-S1 (Magnitude)

Acc1

Acc1

Lab D: เหมอน Lab A คอต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร แตเลอนคอพดลมลงต าสด

44

Acc1

Acc1D2

ตอบค าถามท 3 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 1 น

45

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

D2 Lab A vs D

Speed 3

Acc1 A-S3 (Magnitude)

Acc1 D-S3 (Magnitude)

45

Acc1

Acc1

ตอบค าถามท 3 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 1 น• ตอบ• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

46

Lab D: เหมอน Lab A คอต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร แตเลอนคอพดลมลงต าสด• รปท D3 เปรยบเทยบความเรง จากต าแหนงวดความเรงท 2 @ speed 1 ของ Lab A (คอยดสด) กบ Lab D (คอลงสด)

• รปท D4 เปรยบเทยบความเรง จากต าแหนงวดความเรงท 2 @ speed 3 ของ Lab A (คอยดสด) กบ Lab D (คอลงสด)

• ตอบค าถามท 4 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณจดวดท 2 น

47

Lab D: เหมอน Lab A คอต าแหนงวดความเรง 3 ต าแหนง ท 3 ความเรวมอเตอร แตเลอนคอพดลมลงต าสด

48

D3

ตอบค าถามท 4 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 2 น

Acc2

Acc2

49

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

D3 Lab A vs D

Speed 1

Acc2 A-S1 (Magnitude)

Acc2 D-S1 (Magnitude)

Acc2

Acc2

Lab E: ความไมสมดลของใบพดหมน

50

D4

ตอบค าถามท 4 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 2 น

Acc2

Acc2

51

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

[Hz]

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

[m/s²]

D4 Lab A vs D

Speed 3

Acc2 A-S3 (Magnitude)

Acc2 D-S3 (Magnitude)

Acc2

Acc2

ตอบค าถามท 4 แนวโนมขนาดความเรง จาก Lab A เปน Lab D หรอคอพดลมยดสด กบ ลงสด มแนวโนมเหมอนกน ทง Speed 1 และ Speed 3 หรอไม ณ จดวดท 2 น• ตอบ• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

52

Lab E: ความไมสมดลของใบพดหมน

53

E1

E2

ตอบค าถามท 5 พจารณาความไมสมดลทเกดขน ณ จดวดท 1 และ 2

Acc2Acc1

ตอบค าถามท 5 พจารณาความไมสมดลทเกดขน ณ จดวดท 1 และ 2

• ตอบ• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

Lab B: การหารโซแนนซ ดวย Impact hammer

55

ท าการใชคอนเคาะไปท ตวหยงความเรง ต าแหนงท 2 และตรวจวดการสนต าแหนงท 2

• FRF original

56

ท าการใชคอนเคาะไปท ตวหยงความเรง ต าแหนงท 2 และตรวจวดการสนต าแหนงท 2• FRF with added mass

57

อธบายสงทเกดขนจากการทดลองเพมมวล

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

• ……………………………………………………………………………………………………………

58

Lab C: สาธตรปรางการสนสะเทอนและแนวทางการแกปญหา

59

วธการหารปรางการสนจาก FRF ทไดจากหลายต าแหนงการเคาะ

60

ชดสาธตรปรางการสนอยางงาย ดวย คานยน

61

อธบายวธการน ารปรางการสนมาแกปญหาการสน

62