Vibracije1. Uvod2. Osnovni pojmovi3. Definicije4. Terminologija5. Oscilatorna kretanja

1. UvodPriroda koja nas okruuje se nalazi u stalnom neprekidnom kretanju. Kretanje kao oblik postojanja materije je vrlo sloen proces; prouavaju ga mnoge naune discipline. Fizika ( na grkom znai PRIRODA) izuava najoptija svojstva i zakone kretanja materije. Sve oko nas se kree, talasa u ritmu prirodnih zakona. Sva kretanja u prirodi mogu da se svedu na:1. talasna mehanika:- mehanike oscilacije vibracije i - zvune oscilacije - buka ;2. talasna elektromagnetska: - elektromagnetska elektrina i - elektromagnetska kvantna kretanja.

Ako neka, na prvi pogled to nisu, onda se radi o specijalnom obliku talasnog kretanja mikro i makro sveta:

- mikro sveta koje prouava kretanje u sferi molekula i atoma i

- makro sveta koje prouava kretanje u kosmikom prostoru.

Mehanika talasna kretanja nastaju oscilovanjem tela, sistema tela i estica (molekula) elastine sredine oko svog ravnotenog poloaja. Ona nastaju i prenose se iskljuivo u materijalnoj sredini (gasovima, tenostima i vrstim telima) i mnoga od njih se mogu pratiti naim ulima. Elektromagnetska talasna kretanja mogu da nastanu i da se prenose kako u materijalnoj sredini tako i u vakuumu (bezvazdunom prostoru) brzinom svetlosti. Prouavaju se pomou specijalnih instrumentalnih mernih metoda.

Buka i vibracije su fizike pojave koje su meusobno povezane. Jedan od glavnih naina generisanja buke jesu vibracije tela, mehanikih sistema ili struktura.

VIBRACIJE SU UZROK BUKA JE POSLEDICA.Zvune oscilacije se mogu konstatovati ulom sluha, a mehanike dodirom. Izvor zvuka moe biti svako telo koje u elastinoj sredini izvodi mehanike oscilacije i na taj nain izaziva poremeaj sredine saoptavajui pri tom energiju esticama elastine sredine.

Prouavanje buke i vibracija, tj. zvunih i mehanikih oscilacija, zahteva poznavanje osnovnih zakona mehanike. Mehanika je deo fizike koja prouava fizika stanja materijalnih taaka, tela, sistema i fluida. Deli se na:

Mehanike vibracije, kao dinamike pojave, predstavljaju jedan od oblika mehanikih kretanja materijalnih taaka i tela.

Prouavaju se 2 njene komponente:- prva predstavlja korisna vibraciona kretanja koja se koriste za obavljanje mehanike operacije jedne maine ili tehnolokog procesa, a - druga, koja nas interesuje sa aspekta zatite, se odnosi na tetna vibraciona kretanja koja se zovu nuzprodukti korisnih mehanikih procesa maina ili ureaja.

Druga komponenta prouavanja moe da bude uzronik mnogih neeljenih pojava i posledica: profesionalno oboljenje izazvano vibracijama, brzo habanje vitalnih delova maina i ureaja, nastajanje prekomerne buke u industrijskim pogonima...

2. Osnovni pojmoviPojam sistem u svim sluajevima predstavlja skup relevantnih elemenata ili delova koji ine neku funkcionalnu celinu.

Pojam proces predstavlja bilo koju promenu ili transformaciju sistema.

Ako se proces odvija u toku vremena, re je o dinamikom procesu.

Pojam mehaniki sistem predstavlja skup osnovnih elemenata, dinamikih taaka, koje prouava mehanika. Pod pojmom oscilacija podrazumeva se bilo koji periodian dinamiki proces, odnosno periodina promena nekog parametra sistema ili veliine u toku vremena.

Vibracije prestavljaju oscilatorna kretanja mehanikih sistema, kod kojih su pomeranja taaka sistema mala u poredjenju sa dimenzijama sistema, a period oscilovanja znatno manji od vremena u kome se kretanje posmatra.

U ovakvim slucajevima, pomeranje taaka sistema naziva se pomeranje vibracija, a za kinematike parametre brzina i ubrzanje, koriste se termini brzina vibracija i ubrzanje vibracija.

3. Definicijadef. Mehanike vibracije, u optem smislu, predstavljaju kretanje materijalne take ili mase nekog tela oko svog ravnotenog poloaja, koje se ponavlja u jednakim ili nejednakim vremenskim intervalima. - Vreme ponavljanja jednog vibracionog procesa zove se period vibracija T(s), a njegova reciprona vrednost frekvencija f(Hz). - Mogu da nastanu kao periodina, neperiodina ili impulsna kretanja.

def. U uem smislu pod pojmom vibracije podrazumevaju se neeljene oscilacije mehanikog sistema, tj. sistema materijalnih taaka, koje u realnim uslovima za posledicu imaju negativne akustike efekte, zamor materijala odgovarajuih delova sistema, kao i havarije celokupnih sistema i postrojenja.

Za neko telo kae se da vibrira ako oko svog ravnotenog poloaja izvodi oscilatorno kretanje.Poloaj materijalne take ili tela u odnosu na ravnoteni poloaj odreuje se rastojanjem koje se zove elongacija (pomeranje).

4. TerminologijaMeunarodni standard ISO 2041 i nacionalni standard JUS Z. PO. 001-005 obuhvataju terminologiju koja prati fenomen vibracija:Mehaniki sistem: sistem definisanog oblika krutosti, elastinosti i priguenja.Ekvivalentni sistem: sistem koji u svrhu analize moe zameniti drugi sistem.Vibracioni sistem: mehaniki sistem podvrgnut vibracionom procesu.Pobuda: spoljanja sila ili druga veliina, koja primenjena na mehaniki sistem izaziva odredjenu promenu stanja sistema ili ekvivalentnog sistema.Odziv ili reakcija sistema: promena stanja sistema koja nastaje pod odreenim uslovima kao rezultat pobude.

Oscilovanje: naizmenina promena neke veliine u funkciji vremena, u odnosu na neku referentnu vrednost.Vibracije: oscilatorna kretanja mehanikog sistema.Stacionarne vibracije: vibracije kod kojih je brzina svake estice stalna periodina veliina nezavisna od vremena.Prolazne vibracije: vibracije koje potiu od prolazne spoljanje pobude izmedju dva stacionarna stanja vibracionog sistema. Prinudne vibracije: stacionarne vibracije prouzrokovane spoljnom pobudom. Ako je pobuda periodina i neprekidna, javlja se stacionarno stanje.Slobodne vibracije: vibracije koje se javljaju u odsustvu prinude vibracija, posle prestanka delovanja spolanje pobude. Samopobudne vibracije: vibracije mehanikog sistema koje su rezultat transformacije neoscilatorne pobude unutar sistema.

Pomeranje ili pomak: vektorska veliina koja odredjuje vremensku promenu pomeranja. Brzina: vektorska veliina koja odreuje vremensku promenu pomeranja. Ubrzanje: je vektorska veliina koja definie vremensku promenu brzine. Vibraciono pomeranje ili vibropomeranje: karakterie pomeranje take vibracionog sistema. Vibraciona brzina ili vibrobrzina: je brzina take vibracionog sistema. Vibraciono ubrzanje ili vibroubrzanje: ubrzanje take vibracionog sistema. Trenutna vrednost: vrednost promenljive u datom trenutku. Vrna vrednost: najvea apsolutna vrednost u datom intervalu. Raspon vrnih vrednosti vibracionog parametra: algebarska razlika izmeu ekstremnih vrednosti veliine u odreenom intervalu vremena.

Efektivna vrednost vibracionog parametra: srednja kvadratna vrednost veliine kojom je odreen taj parametar u odreenom intervalu. Vrni faktor: odnos vrne i efektivne vrednosti neke veliine. Amplituda: najvea apslolutna vrednost sinusne veliine. Ciklus: oblast stanja ili vrednosti kroz koju prolazi periodina pojava ili funkcija pre nego to se na isti nain ponovi.Fazni ugao: deo periode za koju je sinusoidna veliina poveana, meren u odnosu na vrednost nezavisno promenljive kao referentne vrednosti.Osnovna perioda: najmanji deo nezavisno promenljive veliine za koju se periodina funkcija ponavlja.Uestanost ili frenkvecija: vrednost reciprona periodi. Kruna uestanost ili kruna frekvencija: kolinik broja 2 i osnovnog perioda ili proizvod broja 2 I frekvencije.

Dominatna uestanost u nekom opsegu: uestanost na kojoj kriva spektralne gustine ima maksimum.Spektar: opis neke veliine u domenu uestanosti; po nekad se isti termin koristi za prikaz neke funkcije u domenu reciprone vrednosti uestanosti.Kritino priguenje: najmanje priguenje pri kome e se sistem izveden iz poloaja vratiti u prvobitni polozaj bez oscilovanja.Logaritamski dekrement: prirodni logaritam odnosa ma koje dve susedne amplitude istog znaka pri opadanju iste frenkvencije oscilovanja.Mehanika kompliansa: funkcija frekvencijskog odziva za vibraciono pomeranje koja je definisana kompleksnim odnosom sile i vibracionog pomeranja.Mehanika impedanca: kompleksni odnos izmeu sile koja deluje na linearni mehaniki sistem i rezultujue brzine vibracija u smeru delovanja sile.Krutost: odnos spoljasnjeg optereenja i njime izazvane deformacije.Dinamika krutost: reciprona funkcija frekvencijskog odziva i pomeranja vibracije - mehanike kompilanse.

Mehanika admitansa: reciprona vrednost mehanike impedance. Harmonik: sinusoida ija je perioda ceo umnoak perioda veliine na koji se odnosi.Rezonansa: stanje prinudnog oscilatornog kretanja sistema u kome svaka promena frekvencija pobude dovodi do smanjenja odziva sistema.Frekvencija rezonanse ili rezonansa frekvencije: frekvencija vibracionog sistema na kojoj se javlja rezonansa.Antirezonansa: stanje prinudnog oscilatornog kretanja sistema u kome svaka promena frekvencije sistema, ma kako bila mala, dovodi do poveanja odziva sistema. Antirezonantna frekvencija: frenkvencija na kojoj nastupa anti rezonansa.Bijenje ili podrhtavanje: periodino kretanje mehanikog sistema koje nastaje kao rezultat superpozicije dve harmonijske pobude ije se frekvencije razlikuju. Frekvencija bijenja: apsolutna vrednost razlike u frekvenciji dve oscilacije sa neznatno razliitim uestanostima.

Izolator vibracija ili vibroizolator: oslonac maine ili postrojenja koji je tako konstruisan da smanjuje prenoenje vibracija sa postrojenja na temelj ili obrnuto, u odreenom frekvencijskom opsegu. Temelj: struktura koja slui kao oslonac mehanikom sistemu. Graninik: mehanizam za ograniavanja relativnog pomeranja taaka mehanikog sistema pomou poveanja krutosti elastinih elemenata sistema. Vibracioni dinamiki priguiva: mehanizam za smanjenje vibracija primarnog sistema van eljene frekvencijske oblasti pomou prenosa energije na pomoni rezonancijski sistem, koji je tako podeen da je sila pomonog sistema suprotna u fazi od sile koja deluje na osnovni sistem. Vibracioni prigusiva: mehanizam za smanjenje intenziteta vibracija energetskog apsorbovanja. Vibracije kod maina-mainske vibracije: rezultat su dinamikih sila kod maina koje imaju pokretne delove, kao i kod delova i elemenata za povezivanje maina; razliiti delovi maina mogu da vibriraju sa razliitim frekvencijama i amplitudama to je esto uzrok poremeaja u radu maina.

5. Oscilatorna kretanjaVibracije prestavljaju oscilatorna kretanja mehanikih sistema, kod kojih su pomeranja taaka sistema mala u poredjenju sa dimenzijama sistema, a period oscilovanja znatno manji od vremena u kome se kretanje posmatra. U ovakvim sluajevima, pomeranje taaka sistema naziva se pomeranje vibracija, a za kinematike parametre brzina i ubrzanje, koriste se termini brzina vibracija i ubrzanje vibracija.

Udar nastaje kada se impulsnom pobudom deluje na mehaniki sistem sa kratkim trajanjem u poreenju sa periodom (T).

Potres je posledica udara i manifestuje se pomeranjem mehanikog sistema.

5.1 Vibracije, udar, potres

5.2 Osnovne veliine Kinematike veliine koje karakteriu analizu oscilatornog procesa su: Za obradu vibracionog procesa neophodna je frekvencijska analiza.1) vrna vrednost, 2) raspon vrnih vrednosti i 3) period oscilovanja. Nivo vibracionog signala se opisuje pomou:1) vrednosti vrh-vrh ;2) vrne vrednosti; 3) efektivne vrednosti, ili RMS nivoa; 4) srednje vrednosti i5) vrnog faktora.

Vrednost vrh-vrh se esto koristi za opisivanje nivoa vibracionog signala obzirom da pokazuje maksimalno rastojanje od ravnotenog poloaja u smislu razmatranja maksimalnog naprezanja ili zamora materijala u mehanikom sklopu.2) Vrna vrednost je parametar posebno koristan za izraavanje nivoa kratkotrajnih vibracija bez obzira to vremenska istorija signala nije detaljno analizirana.

3) Efektivna vrednost, ili RMS nivo (kvadratni koren srednje vrednosti) predstavlja meru energetskog sadraja vibracionog signala.

4) Srednja vrednost je parametar koji ukljuuje vremensku istoriju signala ali bez izraene praktine vrednosti.

5) Vrni faktor je odnos vrne i efektivne - RMS vrednosti.

5.3 Podela vibracionih sistema i procesaVibracioni procesi se dele: 1) prema tipu jednaine koja procese opisuje na linearne i nelinearne vibracione sisteme i2) prema broju stepena slobode kretanja mehanikog sistema na sisteme sa konanim ( diskretni) i beskonanim brojem stepena slobode kretanja (kontinualni).

Vibracije u zavisnosti od karaktera oscilatornog kretanja mogu biti:1) periodine i aperiodine i 2) deterministike (opisuju se strogo odreenim funkcijama) i stohastike (opisuju se sluajnim funkcijama).

Vibracije se prema vrsti pobude dele na:1) slobodne (sila pobude postoji u poetnom trenutku, a kasnije ne); one se dele na samopobudne kod kojih se proces odvija zahvaljujui izvoru energije koji je pridruen vibracionom sistemu i parametarske kod kojih je bitna vremenska zavisnost parametara sistema: mase i krutosti i 2) prinudne (sila pobude postoji tokom trajanja procesa).

U zavisnosti od promene statikih karakteristika vibracija (efektivna vrednost pomeraja) sa vremenom vibracije mogu biti i:1) stacionarne (nema promene sa vremenom) i 2) nestacionarne (menjaju se sa vremenom).

Kod deterministikih (periodinih) vibracija kretanje se ponavlja posle izvesnog vremena koji se zove period.

- Kod prostoperiodinog kretanja (harmonijskog) promene sa vremenom su sinusoidne i frekvencijski spektar ima jednu komponentu.

- Sloeno periodino kretanje je kombinacija razliitih prostoperiodinih kretanja i spektar sadri vie komponenti.

Sluajne vibracije mogu biti i stacionarne i nestacionarne.Frekvencijski spektar je kontinualan - irokopojasni. Oscilacije sse nikad ne deavaju na isti nain.Tranzijentne vibracije (udar) sadre jedan impuls sa izraenim vrednostima veliina koje opisuju vibracije nakon ega vrednost pada na nlu.Kontinualne vibracije sadre niz tranzijentnih vibracija.