08 apr. 2021

Hoe oscillaties je prestaties beïnvloeden

Read the English version here

Stel je voor dat je dat nieuwe appartement midden in de stad hebt gekocht, de buurt is perfect, en het is zó handig om dicht bij je favoriete sushi restaurant te wonen! Je bent helemaal gesetteld en klaar voor de eerste avond in je nieuwe huis, wanneer je moment van rust wordt verstoord door het idee van je buren over gezelligheid; muziek zó hard dat je zou denken dat ze nu wel doof zouden zijn. De kakofonie van hun favoriete hits bereikt je appartement en het lijkt wel of er een aardbeving heeft plaatsgevonden; je ingelijste foto's vallen van de muren, je stoel heeft opeens een massagefunctie en je probeert koste wat kost te voorkomen dat die nieuwe flatscreen omvalt. 

Oscillaties, of specifieker, trillingen, zijn verantwoordelijk voor de gezellige avond van de buren, maar kunnen op den duur ernstige schade aanrichten. Net als de luidsprekers van hun stereo-installatie, trillen ook apparaten op allerlei manieren.  Het probleem van deze trillingen is dat ze op verschillende manieren een negatieve invloed kunnen hebben op je prestaties. 

Ten eerste kunnen de structurele virbaties de duurzaamheid en de structurele integriteit van je machine en de omgeving ervan aantasten. Een voorbeeld hiervan is de Tacoma Narrows Bridge in de Amerikaanse staat Washington. In 1940 kwam de brug in een zogenaamde torsietrillingstoestand, die werd versterkt door de hevige wind die het gebied teisterde. Hierdoor begon de brug hevig te schudden totdat hij uiteindelijk in de zee stortte. Bij het bouwen van, vooral hoge, constructies moet men rekening houden met de wind die het gebouw voortdurend tot het uiterste drijft. Sommige wolkenkrabbers hebben ingebouwde slingers die de toren in evenwicht houden, zelfs bij de hevigste wind.  

Ten tweede kunnen oscillaties de prestaties van je machines en constructies een zware klap toebrengen. Geratel in freesmachines is een ongewenst effect en heeft een negatieve invloed op de oppervlaktekwaliteit en de toleranties. Dit is een van de meest obscure en delicate van alle problemen waarmee ingenieurs worden geconfronteerd. Om dit te vermijden moet de machine zo stijf mogelijk zijn en moeten de gereedschappen zijn uitgerust met vibratie-dempende technologie. Maar bovenal moet u ervoor zorgen dat u opwekkingsfrequenties kiest die de trillingen van het bewerkingssysteem het best beperken. 

Ten derde heeft het invloed op het comfort en de gezondheid van de mens. Heb je weleens in een schokkerige achtbaan gezeten? Stel je voor dat je er elke dag in rijdt naar je werk. Trillende machines kunnen verwondingen of andere complicaties veroorzaken, zoals het hand-arm vibratiesyndroom, wanneer men er gedurende langere tijd aan wordt blootgesteld. Dit kan het gevolg zijn van het rijden op een slechte weg of van een sterke motor in je auto, maar ook van het omgaan met trillende machines zoals die in de wegenbouw worden gebruikt. Stel jezelf daarom niet voor langere tijd bloot aan deze trillingen.   

Tenslotte kunnen trillingen geluidshinder veroorzaken, wat in het beste geval alleen maar oncomfortabel is en in het ergste geval schadelijk voor je gehoor. Structurele schade aan het gehoor kan optreden wanneer je een luid concert bijwoont, vooral wanneer je dicht bij de luidsprekers staat. Daarom beschermen mensen zichzelf door oordopjes te dragen.  

Wat is het mechanisme achter deze trillingen? Mechanische trillingen zijn een uitwisseling tussen beweging en elastische vervorming, met andere woorden, een uitwisseling tussen kinetische energie en potentiële energie. Dit betekent dat een voorwerp in bepaalde richtingen wil bewegen, maar in zijn beweging wordt beperkt, waardoor een heen en weer gaan ontstaat dat we trillingen noemen.  

Bij PDM houden we bij het ontwerpen van machines rekening met trillingen, omdat bij het ontwerp van machineonderdelen grote trilling amplituden meestal ongewenst zijn. Enkele typische stappen waar we aan denken zijn allereerst het achterhalen van frequenties van krachten, door bijvoorbeeld roterende machines. Vervolgens berekenen we de natuurlijke frequenties van de constructie. Tenslotte, als er overeenstemming is, wijzigen wij het ontwerp door het te verstijven, massa toe te voegen, of demping toe te voegen. Dit zijn slechts enkele van de manieren waarop wij de levensduur van machines langer houden dan onze concurrenten, het gebrek aan oscillatie zal ook minder defecten en fouten veroorzaken.  

Kortom, oscillaties kunnen allerlei problemen veroorzaken voor je machines of constructies. Om dergelijke problemen te vermijden, proberen wij bij het maken van onze ontwerpen rekening te houden met trillingen, zodat ze langer meegaan en beter en betrouwbaarder presteren.  


  • Deel deze pagina: