در مهندسی، اصطلاحات شوک و لرزش اغلب با هم ذکر می شوند، اما آنها دو پدیده مکانیکی اساسا متفاوت را توصیف می کنند.اگرچه هر دو می توانند قابلیت اطمینان تجهیزات را کاهش دهند و عمر خدمات را کوتاه کنند، آنها به روش های مختلف بر ماشین تاثیر می گذارند و نیاز به استراتژی های حفاظت متفاوت دارند.

یک تصور غلط رایج این است که شوک به سادگی "تلاطم قوی" است. در واقع، آنها در مدت زمان، ویژگی های فرکانس، انتقال انرژی و نوع آسیب که ایجاد می کنند متفاوت هستند.انتخاب یک سیستم عایق بدون درک این تفاوت ها می تواند منجر به خرابی تجهیزات غیر منتظره شود، حتی زمانی که سیستم در شرایط عادی عملکرد خوبی داشته باشد.

در شرکت مايکروويو شيان هوانمهندسان ما با راه حل های جداسازی لرزش برای برنامه های کاربردی از الکترونیک دریایی و سیستم های نصب شده بر روی وسایل نقلیه تا کابینت های کنترل صنعتی و ابزارهای دقیق کار می کنندیک درس که به طور مداوم در این پروژه ها آموخته می شود این است که حفاظت موثر از تجهیزات مستلزم ارزیابی هم لرزش و هم شوک است نه به صورت مستقل.

این راهنما تفاوت بین شوک و ارتعاش، چگونگی رخ دادن آنها در محیط های واقعی، تاثیر آنها بر قابلیت اطمینان تجهیزات را توضیح می دهد.و روش های عملی برای انتخاب محلول جداسازی مناسب.

لرزش مکانیکی چیست؟

لرزش مکانیکی یک حرکت نوسان مداوم در اطراف یک موقعیت تعادل است. این در طول زمان بارها و بارها اتفاق می افتد و ممکن است در طول کل عمر عملیاتی تجهیزات ادامه یابد.

منابع معمول عبارتند از:

• موتورهای الکتریکی
• موتورهای دیزل
• پمپ ها و کمپرسورها
• فن های خنک کننده
• موتورهای خودرو
•سیستم های راه آهن
• تجهیزات پیشرانه دریایی
•سیستم های HVAC
• ماشین آلات صنعتی

از آنجا که لرزش به طور مداوم رخ می دهد، حتی سطوح نسبتا کم شتاب در نهایت می تواند منجر به آسیب خستگی شود.

معیوبیت های مرتبط با ارتعاش رایج عبارتند از:

•برگرفتن های گسسته
•فروختگی مفاصل جوش
•پوشیدن لگن
•آزاد کردن کانکتور
• خستگی کابل
•حرکت سنسور
• دقت اندازه گیری کاهش یافته
• افزایش سر و صدا تجهیزات

برخلاف شوک، لرزش به تدریج قطعات را از طریق میلیون ها چرخه بارگذاری مکرر تضعیف می کند.

شوک مکانیکی چیست؟

شوک مکانیکی یک رویداد کوتاه مدت و شتاب بالا است که توسط تغییر ناگهانی سرعت ایجاد می شود.

برخلاف لرزش، شوک معمولاً فقط چند میلی ثانیه طول می کشد اما تقریباً بلافاصله مقدار زیادی انرژی را منتقل می کند.

علل رایج عبارتند از:

•افت تجهیزات
•تاثیرات حمل و نقل
•ترمز اضطراری
•گودال های جاده ای
•موج هایی که به کشتی ها ضربه می زنند
•فرود هواپیما
•عملیات بارگیری و تخلیه
•تصادفات غیر منتظره

شوک اغلب منجر به آسیب فوری می شود مانند:

•صفحه های مدار شکسته
•براکت های خمیده
•محفظه های ترک خورده
•جابجایی اجزای داخلی
•جداسازی کانکتور
•عدم تراز نوری
•تغییر ساختار

اگرچه شاک ها کوتاه مدت هستند، اما اغلب سرعت اوج بسیار بالاتر از ارتعاش های عادی کار را ایجاد می کنند.

شوک در مقابل لرزش: تفاوت اصلیs

به عبارت ساده: شوک باعث آسیب ناگهانی می شود. لرزش به تدریج آسیب را در طول زمان جمع می کند.

شوک و لرزش اغلب در کنار هم اتفاق می افتند

در کاربردهای مهندسی عملی، تجهیزات به ندرت تنها یک نوع بار مکانیکی را تجربه می کنند.

به عنوان مثال:

الکترونیک دریایی

سیستم های ناوبری نصب شده در نزدیکی موتورهای کشتی در طول کار عادی لرزش موتور را تجربه می کنند.شرایط بحری خشن بار ضربه اضافی را در هنگام برخورد امواج با بدن تولید می کند.

تجهیزات نصب شده بر روی وسایل نقلیه

سیستم های ارتباطی نصب شده بر روی واکنش اضطراری، یا وسایل نقلیه ساختمانی در معرض ارتعاش مداوم جاده در هنگام رانندگی و ضربه های مکرر در هنگام سفر بر روی زمین ناهموار هستند.

تجهیزات صنعتی

کابینت های کنترل صنعتی که در نزدیکی کمپرسورها یا ژنراتورها قرار دارند، لرزش های مداوم ماشین را تجربه می کنند، در حالی که فعالیت های نگهداری، ضربه های تصادفی،یا خاموش شدن اضطراری باعث بروز تصادف شوک می شود..

از آنجا که این شرایط اغلب با هم اتفاق می افتد، مهندسان به طور کلی در طول طراحی تجهیزات مقاومت در برابر شوک و عایق لرزش را ارزیابی می کنند.

اشتباهات رایج مهندسی

بر اساس تجربه مهندسی ما، یکی از رایج ترین اشتباهات انتخاب عایق های لرزش فقط بر اساس وزن تجهیزات است.

در حالی که ظرفیت حمل مهم است، این تنها یک بخش از فرآیند انتخاب است.

عوامل مهم دیگر عبارتند از:

•جهت گیری نصب
•مرکز ثقل
•فرکانس ارتعاش غالب
•شدت شوک انتظار می رود
•روش نصب تجهیزات
•دمای محیط
•الزامات مقاومت در برابر خوردگی

نادیده گرفتن این عوامل ممکن است منجر به عملکرد ضعیف جداسازی شود حتی اگر جدا کننده انتخاب شده ظرفیت بار کافی داشته باشد.

کدام آسیب بیشتری دارد؟

هیچ پاسخ جهانی وجود ندارد.

شوک بیشتر احتمال دارد که منجر به خرابی ساختاری فوری شود، در حالی که لرزش مسئول خستگی طولانی مدت است.

به عنوان مثال:

یک ابزار عینک دقیق ممکن است هزاران ساعت لرزش را تحمل کند اما پس از یک برخورد تصادفی اشتباه شود.

در مقابل، یک کنترل کننده موتور صنعتی ممکن است در معرض شوک های حمل و نقل گاه به گاه باشد اما به تدریج پس از سال ها لرزش مداوم، خستگی مفصل جوش را ایجاد کند.

بنابراین، قابل اطمینان ترین طراحی تجهیزات هر دو شرایط را همزمان در نظر می گیرد.

انتخاب راه حل مناسب انزوا

تکنولوژی های جداسازی مختلف برای شرایط عملیاتی مختلف طراحی شده اند.

جداکننده های سیم سیم به طور گسترده ای در محیط های سخت استفاده می شوند زیرا آنها جذب شوک عالی را با جداسازی ارتعاش پهن باند ترکیب می کنند.ساخت تمام فلزی آن ها همچنین طول عمر خدمت را فراهم می کند، مقاومت در برابر خوردگی و کار بدون نگهداری.

چسب های لاستومری برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب هستند که نیاز به اندازه های جمع و جور و کنترل ارتعاش متوسط فرکانس دارند.

جداکننده های بهار معمولا برای ماشین آلات سنگین انتخاب می شوند که هدف اصلی آن جداسازی لرزش با فرکانس پایین است.

انتخاب راه حل مناسب مستلزم در نظر گرفتن طیف لرزش انتظار می رود و رویدادهای شوک بالقوه به جای تمرکز بر یک پارامتر عملکرد واحد است.

توصیه های عملی

قبل از انتخاب یک سیستم عایق بندی، مهندسان باید ارزیابی کنند:

•وزن تجهیزات
•جهت گیری نصب
•محیط عملیاتی
•محدوده فرکانس لرزش
•شرایط شوک پیش بینی شده
•فضای نصب
•محدوده دما
•الزامات نگهداری

یک سیستم جداسازی به خوبی طراحی شده باید تجهیزات را در طول کل عمر استفاده از آن محافظت کند نه فقط در شرایط آزمایشگاهی.

نتیجه گیری

اگر چه شوک و لرزش به شدت مرتبط هستند، آنها چالش های مکانیکی متفاوتی را نشان می دهند.

شوک یک رویداد ناگهانی و پر انرژی است که می تواند آسیب فوری ایجاد کند، در حالی که لرزش یک نوسان مداوم است که به تدریج منجر به خستگی و کاهش قابلیت اطمینان می شود.

درک هر دو پدیده برای انتخاب روش های آزمایش مناسب، طراحی سیستم های عایق موثر و بهبود دوام تجهیزات در محیط های سخت ضروری است.

چه برای محافظت از الکترونیک دریایی، ماشین آلات صنعتی، سیستم های نصب شده بر روی وسایل نقلیه، یا ابزار دقیق،ارزیابی هم شوک و هم لرزش به صورت یکپارچه یک پایه قابل اعتماد برای عملکرد طولانی مدت تجهیزات فراهم می کند..

سوالات عمومی

سوال: آیا شوک و لرزش یکسانند؟

پاسخ: نه. اگرچه هر دو شامل حرکت مکانیکی هستند، اما پدیده های متفاوتی هستند. شوک یک رویداد ناگهانی و کوتاه مدت است که ناشی از ضربه یا تغییر ناگهانی در سرعت است.در حالی که لرزش یک حرکت نوسان مداوم یا مکرر استاز آنجا که آنها بر تجهیزات متفاوت تأثیر می گذارند، اغلب به استراتژی های جداسازی متفاوت نیاز دارند.

س: آیا لرزش می تواند آسیب بیشتری نسبت به شوک ایجاد کند؟

A: این بستگی به کاربرد دارد. شوک می تواند منجر به خرابی های فوری مانند بورد های مداری ترک خورده یا براکت های خم شده شود، در حالی که لرزش به طور معمول باعث خستگی تجمعی در طول زمان می شود.در بسیاری از سیستم های صنعتی، ارتعاش طولانی مدت مسئول گشودن چسب ها، آسیب رساندن به مفاصل جوش و کاهش قابلیت اطمینان تجهیزات است.

س: آیا تجهیزات صنعتی و وسایل نقلیه هم شوک و هم لرزش را تجربه می کنند؟

پاسخ: بله. اکثر محیط های دنیای واقعی تجهیزات را در معرض هر دو شرایط قرار می دهند. به عنوان مثال،یک کابینت ارتباطی نصب شده در یک وسیله نقلیه در هنگام رانندگی لرزش مداوم و شوک گاه به گاه هنگام سفر در جاده های ناهموار یا در طول بارگذاری و تخلیه را تجربه می کند.طراحی برای هر دو شرایط محافظت طولانی مدت بهتری را فراهم می کند.

س: چگونه می توانم تعیین کنم که آیا تجهیزات من نیاز به محافظت از شوک، انزوا از ارتعاش یا هر دو دارند؟

پاسخ: پاسخ به محیط کار بستگی دارد. تجهیزات نصب شده در نزدیکی ماشین آلات چرخان معمولاً نیاز به عایق سازی لرزش دارند، در حالی که تجهیزات تحت حمل و نقل، ضربه های تصادفی،یا دستکاری خشن نیز نیاز به حفاظت از شوکدر بسیاری از کاربردهای صنعتی، دریایی و خودرو، مهندسان هر دو شرایط را با هم ارزیابی می کنند.

سوال: تفاوت بین عایق لرزش و عایق شوک چیست؟

A:عزل ارتعاش انتقال مداوم نیروهای نوسان را از یک ساختار به ساختار دیگر کاهش می دهد.عزل شوک برای جذب اثرات انرژی بالا در یک دوره بسیار کوتاه طراحی شده است.برخی از سیستم های عایق بندی، مانند جداکننده های سیم، قادر به ارائه هم کاهش لرزش و هم محافظت از شوک هستند.

س: کدام صنایع نیاز به جداسازی ضربه و ارتعاش دارند؟

ج: بسیاری از صنایع به حفاظت از هم ضربه و هم ارتعاش متکی هستند، از جمله:

تجهیزات دریایی و دریایی
لوازم الکترونیکی نصب شده بر روی وسایل نقلیه
سیستم های هوافضا و UAV
اتوماسیون صنعتی
سیستم های توزیع برق
تجهیزات پزشکی
ابزارهای عینکی دقیق
تجهیزات راه آهن و حمل و نقل

سوال: شوک و لرزش چگونه اندازه گیری می شوند؟

A: شوک معمولاً با استفاده از شتاب اوج (g) ، طول نبض و شکل موج شوک ارزیابی می شود. لرزش به طور معمول با شتاب، سرعت، جابجایی، فرکانس،یا تراکم طیف قدرت (PSD)، بسته به روش آزمایش و کاربرد.

س: چه نوع عایق لرزش برای محیط های خشن مناسب است؟

A: برای محیط های سخت با شامل رطوبت، خوردگی، دمای شدید، یا بار های ضربه مکرر، جداکننده های سیم سیم به طور گسترده ای استفاده می شود، زیرا آنها دارای ساخت تمام فلزی هستند.نیاز به نگهداری کم دارند، و جداسازی قابل اعتماد از شوک و ارتعاش پهن باند را فراهم می کند.