Arten von mechanischen vibrationen

Arten mechanischer Schwingungen

Mechanische Schwingungen lassen sich in zwei Haupttypen unterteilen: freie und erzwungene Schwingungen. Der Unterschied zwischen den beiden liegt im äußeren Effekt, der die Bewegung verursacht.

• Freie mechanische Schwingung: Diese Art von Schwingung tritt auf, wenn sich etwas von selbst bewegt. Ein Beispiel dafür wäre eine Maschine, die nach dem Abschalten noch etwas nachschwingt. Die Schwingung kann sich für eine Weile ändern, wird aber irgendwann aufhören. Der Grund dafür ist, dass Energie verbraucht wird und keine weitere Leistung die Maschine in Bewegung hält. Freie Schwingungen können in vielen Maschinen auftreten, die keine zusätzliche Kraft benötigen, um zu schwingen.
• Erzwungene mechanische Schwingung: Diese Art von Schwingung tritt auf, wenn eine andere Kraft die Bewegung verursacht. Zum Beispiel ein Trommelwirbel oder eine Maschine, die von einem Motor angetrieben wird. In diesem Fall setzt die Schwingung so lange fort, wie die andere Kraft vorhanden ist. In den meisten Fällen kann die Schwingung konstant bleiben oder sich im Laufe der Zeit ändern, wie z. B. bei Maschinen mit Motoren und beweglichen Teilen.

Spezifikation und Wartung

• 1. Frequenz

  Die Frequenz einer mechanischen Schwingung wird in Hertz angegeben, was als die Anzahl der Zyklen definiert ist, die in einer Sekunde auftreten. Unternehmen müssen bedenken, dass je höher die Frequenz der Schwingung ist, desto höher ist die Tonhöhe, die sie erzeugt, und desto kleiner ist das Objekt, das schwingen wird.

• 2. Amplitude

  Dies ist die Höhe der Wellen und zeigt, wie weit sich ein Objekt während der Schwingung von seiner Ruhelage entfernt. Die Amplitude kann durch Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ausgedrückt werden. Die Amplitude steht in direktem Zusammenhang mit der Lautstärke des Schalls, der bei der Schwingung eines Objekts erzeugt wird.

• 3. Dämpfung

  Dämpfung tritt auf, wenn die Schwingungen einer mechanischen Schwingung allmählich abnehmen oder gedämpft werden, bis sie zum Stillstand kommen. Die mechanische Schwingung eines Objekts kann gedämpft werden oder weiterhin schwingen, indem dem System Energie hinzugefügt oder entzogen wird. Ein Beispiel für Dämpfung im realen Leben sind die Stoßdämpfer in einem Auto, die Schwingungen reduzieren, die durch hüpfende Bewegungen verursacht werden, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet.

• 4. Modenformen

  Wenn mechanische Schwingungen in einem festen Objekt auftreten, kann ein Wellenmuster oder eine Form beobachtet werden. Diese Muster werden als Modenformen bezeichnet. Unterschiedliche Arten mechanischer Objekte haben unterschiedliche Modenformen. Beispielsweise kann eine schwingende Platte in kreisförmigen Wellen wellen, während ein schwingender Balken ein abwechselndes Muster aus Spitzen und Tälern haben kann. Die Modenformen werden häufig mit Hilfe der Modalanalyse mathematisch abgebildet, um die Eigenschaften von Schwingungen in Festkörpern eingehend zu untersuchen.

Wartung mechanischer Schwingungen

• 1. Regelmäßige Inspektion auf Verschleiß

  Benutzer sollten Maschinen mit mechanischen Schwingungen häufig inspizieren, um etwaige ungewöhnliche Änderungen der Schwingungen festzustellen. Die typischen Anzeichen, auf die Benutzer achten sollten, sind ungewöhnliche laute Geräusche, erhöhte Betriebstemperaturen und Verschleiß an beweglichen Teilen.

• 2. Regelmäßige Schmierung

  Benutzer können die Lebensdauer von Maschinen mit mechanischen Schwingungen verlängern und die Betriebseffizienz verbessern, indem sie durch häufige Schmierung die Reibung zwischen beweglichen Teilen reduzieren. Unternehmen, die Maschinen mit mechanischen Schwingungen verwenden, sollten das empfohlene Schmiermittel verwenden und es an den dafür vorgesehenen Stellen gemäß den Angaben im Wartungshandbuch des Herstellers auftragen.

• 3. Auswuchten drehender Teile

  Unwucht tritt manchmal von Natur aus in Maschinen mit mechanischen Schwingungen auf, insbesondere in rotierenden Teilen. Um eine optimale Leistung zu erzielen, die Lebensdauer zu verlängern und das Risiko von Schäden an der Ausrüstung zu verringern, sollten unausgeglichene rotierende Teile korrigiert und regelmäßig überprüft werden, um ihren ausgeglichenen Zustand zu erhalten.

Arten mechanischer Schwingungen

Die folgenden Industrien nutzen mechanische Schwingungen:

• Medizinische Geräte

  Mechanische Schwingungen können Patienten bei der Rehabilitation helfen, indem Vibrationstherapiegeräte eingesetzt werden. Diese Geräte nutzen verschiedene Vibrationsfrequenzen, um Muskelbewegungen anzuregen, die Genesung zu beschleunigen und die Durchblutung zu verbessern. Darüber hinaus kann ein anderes Behandlungsgerät, die Ganzkörpervibrationstherapie, zur Behandlung von Osteoporose eingesetzt werden. Bei dieser Therapie wird die Knochendichte der Patienten erhöht, da die mechanische Schwingung den Knochenumbau und die Mineralisierung stimuliert.

• Fitness

  Mechanische Schwingungen sind in Fitnessgeräten wie Vibrationsplatten und Therapiemaschinen vorhanden. In diesen Geräten regt die Schwingung Muskelkontraktionen an, was wiederum zur Stärkung und Straffung der Muskeln führt, ohne dass hochintensive Workouts erforderlich sind. Auch hier gibt es wieder die Ganzkörpervibrationstherapiegeräte, die auch zur Verbesserung von Gleichgewicht und Koordination beitragen.

• Landwirtschaft/Bauwesen

  Im Bereich der Landwirtschaft werden mechanische Schwingungen von Traktorreifen, Erntemaschinen und oszillierenden Beregnungssystemen, unter anderem, genutzt, um unerwünschte Materialien zu trennen und gewünschte Früchte, Nüsse und Beeren zu ernten. Ebenso werden im Bauwesen mechanische Schwingungen eingesetzt, um die Bodenverdichtung durch Vibrationsplatten zu verbessern, die in der Regel für den Austausch von Verbundsteinen und die Straßeninstandhaltung eingesetzt werden; um Pfähle durch Vibrationshämmer zu extrahieren; und um Betonformen und Hohlstatoren während der Verfestigung zu unterstützen.

• Automotive

  Mechanische Schwingungen finden sich im Motor und den Antriebsstrangdämpfern eines Autos sowie in den Reifen wieder. Die Geräte, die Stöße von Unebenheiten auf der Straße absorbieren, werden als Dämpfer bezeichnet. Stoßdämpfer übertragen Energie und Kraft durch mechanische Schwingungen. Das bedeutet, dass Schwingungen vom Automotor in die Stoßdämpfer geleitet werden können, wodurch das Auto eine verbesserte Stabilität und Kontrolle erhält. Im Hinblick auf die Reifen sind diese so konzipiert, dass sie Energie ableiten, um Schwingungen zu reduzieren. Dies erhöht den Komfort.

• Entertainment

  Schwingungsplattformen werden in Videospielen verwendet, um dem Spieler realistisches Feedback zu geben. Zum Beispiel die Konsolen, die verwendet werden, um Schüsse zu simulieren, ein Auto auf unebenen Oberflächen zu fahren und Unfälle zu simulieren. Dies ist jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt; andere Geräte mit mechanischen Schwingungen können in anderen Anwendungen eingesetzt werden, um das Spielerlebnis zu verbessern.

Wie man Arten mechanischer Schwingungen wählt

Die folgenden Tipps können Menschen helfen, die richtigen Arten von mechanischen Schwingungen für ihre Bedürfnisse auszuwählen.

• Bestimmen Sie die Schwingungsquelle

  Äußere oder innere Schwingungsursachen beeinflussen das Fundament. Wenn die Quelle beispielsweise eine äußere Quelle ist, wie z. B. ein Erdbeben, kann die Errichtung eines tiefen Fundaments oder eines Fundaments mit Pfählen dazu beitragen, den Auswirkungen dieser Schwingungen zu widerstehen. Wenn es sich hingegen um eine innere Quelle handelt, sollten Sie die Verwendung geeigneter Materialien zur Dämpfung des Bauwerks gegen etwaige interne Schwingungen angeben.

• Ansichten zur strukturellen Reaktion

  Eine Analyse, wie das Bauwerk voraussichtlich auf die verschiedenen möglichen Arten mechanischer Schwingungen reagieren wird, hilft bei der Auswahl des Fundaments. Die Verwendung der Finite-Elemente-Methode kann die erwartete Reaktion aufzeigen und dazu beitragen, zu erkennen, welche Arten von Fundamenten am besten geeignet sind.

• Kosten für verschiedene Arten von Fundamenten

  Im Allgemeinen sind tiefe oder Pfahlgründungen teurer als flache Gründungen. Nachdem Sie festgestellt haben, wie das Bauwerk auf die verschiedenen Schwingungsarten reagieren könnte, sollten Sie die Kosten berücksichtigen und die Fundamentart wählen, die Ihrem Budget entspricht.

• Arbeiten Sie mit erfahrenen Schwingungstechnikern zusammen

  Holen Sie sich die Meinung von Schwingungsexperten ein, wenn Sie die Optionen in Betracht ziehen, bevor Sie eine Entscheidung treffen. Ihre langjährige Erfahrung kann mehr Einblicke in die möglichen Auswirkungen verschiedener mechanischer Schwingungen auf das Bauwerk geben und Ihnen helfen, das Fundament auszuwählen, das Ihren Bedürfnissen am besten gerecht wird.

Arten mechanischer Schwingungen Q&A

F1: Was ist der Unterschied zwischen freien und erzwungenen mechanischen Schwingungen?

A1: Der Hauptunterschied zwischen freien und erzwungenen mechanischen Schwingungen ist der Faktor, der sie verursacht. Während freie mechanische Schwingungen auftreten, nachdem eine äußere Kraft die Gleichgewichtslage gestört hat, treten erzwungene Schwingungen auf, nachdem eine kontinuierliche äußere Kraft auf das Körpersystem wirkt.

F2: Was sind die beiden Arten von Wellen in mechanischen Schwingungen?

A2: Die beiden Arten von Wellen in mechanischen Schwingungen sind Longitudinalwellen und Transversalwellen. Longitudinalwellen haben eine Teilchenbewegung parallel zur Richtung der Wellenausbreitung. Transversalwellen hingegen haben eine Teilchenbewegung senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung.

F3: Was sind die beiden Arten von mechanischen Schwingungen im Ingenieurwesen?

A3: Die beiden Arten von mechanischen Schwingungen im Ingenieurwesen sind freie und erzwungene Schwingungen. Wie bereits erläutert, treten freie Schwingungen auf, wenn ein Objekt aus seiner Gleichgewichtslage gebracht und dann freigegeben wird. Im Gegensatz dazu treten erzwungene Schwingungen auf, wenn eine periodische äußere Kraft auf das mechanische System wirkt.

F4: Was sind die beiden Arten von mechanischen Wellen?

A4: Die beiden Arten von mechanischen Wellen sind Longitudinalwellen und Transversalwellen. Longitudinalwellen haben Verdichtungen und Verdünnungen parallel zur Richtung der Wellenbewegung. Beispiele für Longitudinalwellen sind Schallwellen. Transversalwellen hingegen haben Auf- und Abbewegungen senkrecht zur Richtung der Wellenbewegung. Ein hervorragendes Beispiel für Transversalwellen sind Wellen an einer Saite und elektromagnetische Wellen.