مقدمة فى الاهتزازات الميكانيكية vibrations

يقال أن الجسم فى حالة اهتزاز vibration حين يكون فى حركة دورية -أى أنه يتذبذب حول نقطة الأصل -السكون- ،فالأصل أن كل الجزيئات في العالم تتذبذب حول موضعها. حتى في جزيئات المواد الصلبة ولكن الاهتزاز في الجزيئات المواد الصلبة يكون أقل ما يمكن وذلك بسبب وجود قوى التجاذب بين الجزيئات.

الاهتزاز يكون دائما محبب. على سبيل المثال عندما نهز شوكة أو آلة موسيقية وتنتج صوتا يكون شيئا محببا فالاصل هو الاهتزاز في كل شيء و لكن هناك بعض الاهتزازات الغير محببة مثل التي تؤدى إلى هلاك الطاقة بدون استخدامها مثل ضوضاء الصوت على سبيل المثال حركة المحركات أو أي جهاز ميكانيكي فهذا يفقد من الطاقة المنتجة لانه يؤدى إلى استخدام جزء من الطاقة في عملية الاهتزاز.

تعتبر الاهتزازات vibrations ضارة فى الأنظمة الهندسية ،ولكن فى بعض الأحيان تكون مفيدة ،على سبيل المثال : vibratory compactors وهى ألة تستخدم فى زيادة تماسك الخرسانة بتداخل موادها جيدا مع بعضها البعض. كثرة الاهتزازات vibrations تسبب تعب وازعاج للانسان ،ويؤدى إلى تلف المعدات وتآكل للأجزاء الميكانيكية كالتروس وكراسى التحميل Bearing .

دراسة الاهتزازات الميكانيكية مهم لمهندسى الميكانيكا والطيران ومدنى ،ولا بد لمهندس التصميم أن يكون على معرفة جيدة بذلك.

# أمثلة للاهتزازات :

1- ضربات القلب
2- انقباض وانبساط الرئتين فى عملية التنفس
3- المشى - حركة الساقين واليدين
4-ارتجاف الجسم - من البرد-
5-التحدث - تستقبل الأذن الاهتزازات لتنقلها فى رسالة إلى المخ ليترجمها ويفهمها
6- اهتزاز الذرات
7- الاهتزازات الميكانيكية


# تصنيف الاهتزازات

هناك عدة خواص يتم التصنيف بواسطتها الاهتزازات الميكانيكية. فهناك تصنيف يعتمد على درجات حرية النظام Degrees of freedom ،وهى تعنى عدد المرات التى ينتقل فيها الجسم أو النظام أو عدد أمكانيات دورانه حول محور، فهي تصف بدقة كاملة إمكانيات حركة جسم أو اتجاه حركته. ،وهى تنقسم كالتالى :

1.Single Degree of freedom Systems نظام ذو درجة واحدة من الحرية
2.Two Degrees of freedom Systems نظام ذو درجتين من الحرية
3.Multi degree of freedom Systems ظام ذو عدة درجات من الحرية
4.Continuous Systems or systems with infinite degrees of freedom نظام حر الحركة تماما ،بعدد لا نهائى من درجات الحرية


# أحيانا يتم تصنيف الاهتزازات كالتالى :

1. اهتزازات حرة وغير حرة -تحت تأثير قوة- Free and forced vibrations
2. اهتزازات مُخمَدة وغير مُخمَدة Damped and un-damped vibrations.

وفى بعض الأوقات مسائل الاهتزازات يتم تصنيفها كالتالى:

1.Linear vibrations اهتزازات خطية
2. Non-linear vibrations اهتزازات غير خطية
3. Random vibrations اهتزازات عشوائية
4.Transient vibrations اهتزازات انتقالية

النظام يكون خطيا حين يمكن وصف حركته بواسطة معادلات خطية ،أما النظام الغير خطى حين يتم وصفه بمعادلات غير خطية. إذا كانت القوة المؤثرة على النظام -والمسببة للاهزازات- غير معروفة فيطلق عليها اهتزازات عشوائية ،وفى هذه الاحالة يكون الاهتزازر المصاحب لها عشوائيا. أحيانا تخضع الأنظمة لقوة لفترة قصيرة من الوقت لتختفى بعدها وحينها يطلق على الاهتزازات الناتجة عن هذه القوة .. اهتزازات انتقالية Transient vibrations ،ومثال عليها: حركة -اهتزاز- الأرض فى حالة الزلازل

ما هى أسباب الاهتزازات ؟؟

1- التصميم السىء
2- عدم توازن قوى القصور الذاتى
3- افتقار المنتج لجودة التصنيع
4- كرسى التحميل bearing (متآكل أو سىء الجودة)
5- تآكل أسنان التروس
6- وجود مؤثر خارجى على النظام أدى لعدم اتزانه

الآثار الناتجة عن الاهتزازات أو ظهورها بالوقت :

1- ضوضاء تزعجك
2- زيادة التآكل
3- ظهور الاهتزازات على قطعة فى آلة يؤثر على جودة القطع الأخرى بها وبالتالى الآلة ككل.
4- انهيار مبكر للمنتج أو الآلة
5- قلة كفاءة المنتج وجودته


المصادر: مصدر1 ، wikipedia