Co powoduje powstawanie drgań w urządzeniach mechanicznych?

Drgania to nieodłączny element pracy wielu maszyn i urządzeń mechanicznych. Niekiedy mogą one wpływać negatywnie na ich funkcjonowanie i trwałość, a także na komfort pracy operatorów czy otoczenie. W artykule przyglądamy się źródłom drgań w urządzeniach mechanicznych, ich wpływowi na efektywność pracy oraz sposobom redukcji drgań.

Drgania w urządzeniach mechanicznych – jak powstają i jak się z nimi radzić?

Jednym z najczęstszych źródeł drgań w urządzeniach mechanicznych są nierównomiernie rozłożone masy w układach obrotowych. W przypadku wystąpienia tego zjawiska siły działające na poszczególne części składowe układu są różnej wielkości, co prowadzi do powstawania momentów obrotowych niezbilansowanych. Te niewielkie różnice sprawiają, że układ jest nieustannie pod wpływem drgań o określonej częstotliwości. Przykłady takich elementów to silniki spalinowe, turbiny czy koła zamachowe.

Innym ważnym czynnikiem powodującym drgania jest podłoże, na którym stoi urządzenie mechaniczne oraz jego konstrukcja. Jeśli nie jest ono odpowiednio wytrzymałe i stabilne, może ulegać odkształceniom pod wpływem drgań, co z kolei powoduje wzrost ich amplitudy. Konstrukcja samego urządzenia także ma znaczenie - pewne elementy mogą wytwarzać tzw. rezonans mechaniczny, czyli wzajemne wzmacnianie się drgań przez przenoszenie ich na inne części konstrukcji.

Wpływ drgań na efektywność pracy urządzeń

Drgania mają negatywny wpływ na funkcjonowanie urządzeń mechanicznych, a także na jakość wykonywanej pracy. Przykładem takiej sytuacji może być obróbka mechaniczna, podczas której nadmierne drgania mogą prowadzić do niejednorodnej powierzchni obrabianego elementu. Ponadto występujące drgania wpływają negatywnie na trwałość łożysk czy uszczelnień, prowadząc do przyspieszonego zużycia tych części.

Istnieje wiele sposobów redukcji drgań w urządzeniach mechanicznych, stosowanych zarówno na etapie projektowania, jak i użytkowania maszyn. Właściwe wyważanie układów obrotowych oraz staranne dobranie elementów elastycznych (sprężyn, podkładek gumowych) pozwala zminimalizować nierównomierny rozkład masy i redukować drgania. Zastosowanie materiałów tłumiących drgania, np. kompensatorów drgań, oraz usztywnienie konstrukcji urządzeń również przyczynia się do zmniejszenia amplitudy drgań. Ważne jest także odpowiednie ustawienie urządzeń na podłożu oraz bieżąca kontrola stanu technicznego maszyn.