Modos de vibración
(2)mz¨+(bm+be)z˙+fs(z)=-y¨donde z es el desplazamiento relativo entre la base de la cosechadora y la masa sísmica de la cosechadora, m es la masa sísmica, bm es el coeficiente de amortiguación mecánica viciosa que representa las pérdidas mecánicas, be es el coeficiente de amortiguación eléctrica que representa la amortiguación impuesta por el mecanismo de transducción de potencia, fs(z) es la fuerza restauradora, e y es el desplazamiento de la base; En consecuencia, el término y representa la vibración de entrada descrita por una señal de aceleración. En la figura 9 se muestra un esquema del modelo del sistema descrito por la ecuación (2):
(3)fsz=kzdonde k es la constante del muelle lineal. La ecuación (3) junto con la ec. (2) representan el modelo VDRG (Mitcheson et al. 2004). Se emplea una función de rigidez cúbica para la arquitectura no lineal de la cosechadora:
Vibraciones
Para otros usos, véase Vibración (desambiguación) y Vibrar (desambiguación).La vibración es un fenómeno mecánico por el que se producen oscilaciones alrededor de un punto de equilibrio. La palabra viene del latín vibrationem (“sacudir, blandir”). Las oscilaciones pueden ser periódicas, como el movimiento de un péndulo, o aleatorias, como el movimiento de un neumático en un camino de grava.
En muchos casos, sin embargo, la vibración es indeseable, ya que desperdicia energía y crea un sonido no deseado. Por ejemplo, los movimientos vibratorios de los motores, los motores eléctricos o cualquier dispositivo mecánico en funcionamiento suelen ser indeseables. Estas vibraciones pueden deberse a desequilibrios en las piezas giratorias, a una fricción desigual o al engranaje de los dientes. Los diseños cuidadosos suelen minimizar las vibraciones no deseadas.
Los estudios sobre el sonido y las vibraciones están estrechamente relacionados. El sonido, o las ondas de presión, se generan al vibrar estructuras (por ejemplo, las cuerdas vocales); estas ondas de presión también pueden inducir la vibración de estructuras (por ejemplo, el tímpano). Por eso, los intentos de reducir el ruido suelen estar relacionados con los problemas de vibración[1].
Características de las vibraciones
En algunas situaciones, el objeto que vibra es evidente; en otras, no lo es tanto. Cuando la vibración es menos evidente, los alumnos tienden a recurrir a explicaciones ad hoc sobre la generación del sonido, a menudo centradas en la acción humana. Por ejemplo, el martillo hace el ruido porque se golpea la madera con fuerza. El reto de aprendizaje para los alumnos es desarrollar la idea general de que todos los sonidos son producidos por vibraciones.
En la enseñanza, conviene identificar de dónde procede el sonido cada vez que se plantee un nuevo contexto sonoro. Tómate el tiempo de buscar qué es lo que vibra para que actúe como fuente del sonido.
Tipos de vibración
El análisis de vibraciones es un proceso que monitoriza los niveles y patrones de las señales de vibración dentro de un componente, maquinaria o estructura, para detectar eventos de vibración anormales y evaluar el estado general del objeto de prueba.
El análisis de las vibraciones es un proceso que supervisa los niveles de vibración e investiga los patrones de las señales de vibración. Se suele realizar tanto sobre las formas de onda temporales de la señal de vibración directamente, como sobre el espectro de frecuencias, que se obtiene aplicando la transformada de Fourier sobre la forma de onda temporal.
El análisis en el dominio del tiempo, sobre formas de onda de vibración registradas cronológicamente, revela cuándo y cuán severos son los eventos anormales de vibración, extrayendo y estudiando parámetros que incluyen, pero no se limitan, a la raíz media cuadrada (RMS), la desviación estándar, la amplitud de pico, la curtosis, el factor de cresta, la asimetría y muchos otros. El análisis en el dominio del tiempo es capaz de evaluar el estado general de los objetivos que se vigilan.
En aplicaciones del mundo real, especialmente en maquinaria rotativa, es muy conveniente incorporar el análisis del espectro de frecuencias además del análisis en el dominio del tiempo. Una máquina compleja con muchos componentes generará una mezcla de vibraciones, que es una combinación de vibraciones de cada uno de los componentes giratorios. Por lo tanto, es difícil utilizar sólo las formas de onda temporales para examinar el estado de los componentes críticos, como los engranajes, los cojinetes y los ejes de un gran equipo giratorio. El análisis de frecuencias descompone las formas de onda temporales y describe la repetitividad de los patrones de vibración, de modo que se pueden investigar los componentes de frecuencia correspondientes a cada componente. Además, la consolidada técnica de la Transformada Rápida de Fourier (FFT) facilita un análisis de frecuencias rápido y eficaz, así como el diseño de diversos filtros digitales de ruido.
