การสั่นสะเทือน (Vibration) เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบ การบำรุงรักษา และการตรวจสอบเครื่องจักรและโครงสร้าง การทำความเข้าใจหน่วยวัดของการสั่นถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตีความข้อมูลและการตัดสินใจอย่างมีข้อมูล
ในบทความนี้จะเจาะลึกถึงหน่วยพื้นฐาน การวัด การนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ และเหตุใดจึงมีความสำคัญ
การสั่นสะเทือนคืออะไร
การสั่นสะเทือนคือการเคลื่อนที่แบบสั่นของวัตถุหรือตัวกลางรอบจุดสมดุล การเคลื่อนไหวซ้ำๆ นี้อาจเป็นระยะหรือสุ่ม และอาจแตกต่างกันในแอมพลิจูด ความถี่ และทิศทาง
พารามิเตอร์นี้เป็นตัวแปรที่สำคัญในหลายสาขา รวมถึงวิศวกรรม การผลิต และการก่อสร้าง ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานที่ยืนยาว
หน่วยการสั่นสะเทือน (Vibration Unit)
ในการวัดและวิเคราะห์การสั่นสะเทือน จะใช้พารามิเตอร์หลักหลายตัวและหน่วยที่เกี่ยวข้อง พารามิเตอร์เหล่านี้ได้แก่ การกระจัด ความเร็ว และความเร่ง
การกระจัด (Displacement)
การกระจัดคือการวัดระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่จากตำแหน่งสมดุลระหว่างการสั่นสะเทือน โดยทั่วไปจะใช้เพื่ออธิบายการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำและวัดเป็นหน่วยความยาว (โดยสรุปหมายความว่าหากเกิดการสั่นขึ้นแล้วเราวางลูกทรงกลมเหล็กแล้วลูกทรงกลมนั้นเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางเท่าไร)
หน่วยวัดการสั่นสะเทือนแบบการกระจัดคือ ไมโครมิเตอร์ (µm), มิลลิเมตร (มม.), นิ้ว (นิ้ว)
การเคลื่อนตัวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของชิ้นส่วนอาจทำให้เกิดการสึกหรอหรือความล้าได้เช่นในเครื่องจักรที่กำลังหมุน
ความเร็ว (Velocity)
ความเร็ว (Velocity) วัดความเร็วที่วัตถุสั่น เป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของการกระจัดในช่วงเวลาหนึ่ง และมีประโยชน์สำหรับการอธิบายการสั่นสะเทือนความถี่กลาง (โดยสรุปหมายความว่าหากเกิดการสั่นขึ้นแล้วเราวางลูกทรงกลมเหล็กแล้วลูกทรงกลมนั้นเคลื่อนที่ไปได้ด้วยความเร็วเท่าไร)
หน่วยการสั่นสะเทือนแบบความเร็วคือ : มิลลิเมตรต่อวินาที (mm/s) นิ้วต่อวินาที (in/s)
ความเร็วเป็นตัวแปรสำคัญในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเนื่องจากแสดงถึงพลังงานในระบบ มักใช้ในการตรวจสอบสภาพและวินิจฉัยข้อบกพร่องของเครื่องจักร
ความเร่ง (Acceleration)
ความเร่งนี้ก็เหมือนที่เราเคยศึกษาในวิชาฟิสิกส์ในชั้นม4 ซึ่งจะวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วในช่วงเวลาหนึ่ง และใช้เพื่ออธิบายการสั่นสะเทือนความถี่สูง
พารามิเตอร์นี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีการเคลื่อนไหวหรือผลกระทบอย่างรวดเร็ว (โดยสรุปหมายความว่าหากเกิดการสั่นขึ้นแล้วเราวางลูกทรงกลมเหล็กแล้วลูกทรงกลมนั้นเคลื่อนที่ไปได้ด้วยความเร่งเท่าไร)
หน่วยการสั่นสะเทือนแบบความเร่ง: เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง (m/s²) ฟุตต่อวินาทียกกำลังสอง (ft/s²) แรง G (g โดยที่ 1g = 9.81 m/s²)
การเร่งความเร็วเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการระบุปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือนความถี่สูง เช่น ที่เกิดจากการกระแทก การกระแทก หรือส่วนประกอบที่หมุนด้วยความเร็วสูง
มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
ISO-10816 ค่ามาตรฐานความสั่นสะเทือนของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นการตรวจสอบสภาพและการป้องกันเครื่องจักรคือเพื่อให้มั่นใจในสุขภาพและการทำงานอย่างต่อเนื่องของเครื่องจักรในโรงงาน เป็นหนึ่งในมาตรฐานแรกๆ ที่ได้รับการพัฒนาส่วนใหญ่สำหรับการประเมินการสั่นไหวของเครื่องจักร รวมถึงเครื่องจักรประเภทต่างๆ เช่นกังหันลม กังหันน้ำ กังหันก๊าซและกังหันไอน้ำ เครื่องจักรแบบลูกสูบเป็นต้น
ดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่ ISO 10816 คืออะไร? เข้าใจมาตรฐานการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องจักร
การประยุกต์ใช้การวัดการสั่นสะเทือน
การวัดการสั่นสะเทือนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมและการใช้งานต่างๆ:
1.วิศวกรรมศาสตร์และการก่อสร้าง
- การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง: วิศวกรใช้ข้อมูลการสั่นสะเทือนเพื่อประเมินสภาพของสะพาน อาคาร และโครงสร้างอื่นๆ โดยตรวจพบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ
- วิศวกรรมแผ่นดินไหว: การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างตอบสนองต่อการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวอย่างไรช่วยในการออกแบบอาคารที่ทนต่อแผ่นดินไหว
2.อุตสาหกรรมยานยนต์
- ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์และตรวจจับความไม่สมดุลหรือความผิดปกติ
- ความสะดวกสบายและความปลอดภัย: การลดการสั่นสะเทือนในยานพาหนะช่วยเพิ่มความสะดวกสบายให้กับผู้โดยสารและลดการสึกหรอของส่วนประกอบต่างๆ
3.การบินและอวกาศ
- การออกแบบเครื่องบิน: การทดสอบการสั่นสะเทือนทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบของเครื่องบินสามารถทนต่อความเครียดในการบินได้
- ยานอวกาศ: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ายานอวกาศสามารถรอดพ้นจากการสั่นสะเทือนที่รุนแรงระหว่างการปล่อยและปฏิบัติการในอวกาศ
4.การผลิต
- การควบคุมคุณภาพ: การตรวจสอบการสั่นสะเทือนช่วยให้แน่ใจว่าอุปกรณ์การผลิตทำงานภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ โดยรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์
- การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเป็นประจำช่วยคาดการณ์และป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์ ลดการหยุดทำงานและต้นทุนการบำรุงรักษา
อุปกรณ์ทางการแพทย์
- การถ่ายภาพอัลตราซาวนด์: อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ใช้การสั่นสะเทือนความถี่สูงเพื่อสร้างภาพภายในร่างกาย
- การใช้งานด้านการรักษา: การสั่นสะเทือนใช้ในการกายภาพบำบัดเพื่อกระตุ้นกล้ามเนื้อและปรับปรุงการไหลเวียน
