toimintavärähtelyn

Toimintavärähtely on ilmiö, jossa järjestelmän normaalin käytön aikana ilmenee toistuvaa värähtelyä, jota ylläpitävät järjestelmän omat palautteet ja epälineaarisuudet. Värähtely voi syntyä ilman jatkuvaa ulkoista pakotetta ja se voi vähitellen voimistua, jolloin järjestelmän suorituskyky heikkenee ja käyttöikä lyhenee.

Konteksti ja ilmenemismuodot voivat vaihdella. Mekaanisissa sovelluksissa, erityisesti työstökoneissa ja konepajatekniikassa, toimintavärähtely tunnetaan usein nimellä chatter. Siinä leikkausvoiman ja rakenteellisten ominaisuuksien vuorovaikutus johtaa itseään vahvistavaan värähtelyyn, joka aiheuttaa huonon pintalaadun, ääntä ja suurempaa kulumista työkaluun sekä työkappaleeseen. Elektroniikassa ja automaatiossa ilmiö voi ilmetä toistuvana, itseään vahvistavana aaltona säätö- tai teho-ohjauksessa, kun silmukan viive ja vahvistus ovat lähellä tai ylittävät kriittiset rajat.

Mekanismit voivat sisältää palautteen lineaaristen ja epälineaaristen ominaisuuksien vuorovaikutuksia, viiveitä, kitkan ja rakenteellisen jouston vaihtelua sekä osien jäykkyyden eroavaisuuksia. Rekisteröivät (regenerative) palauteilmiöt ovat yleisiä syitä, kun pienet viiveillä korjaantuvat muutokset vaikuttavat seuraavaan leikkuupäähän tai voimanvaihteluun ja siten vahvistavat värähtelyä.

Ehkäisy ja hallinta perustuvat vakaan dynamiikan varmistamiseen: riittävä jäykkyys, lisäpäästöjen vähentäminen, dampingin lisääminen sekä oikeiden hallintakeinojen, kuten säätöjännitteen tai työkaluparametrien optimointi. Työstössä voidaan hyödyntää karkaisua, jne. mittauksia ja analyysiä, kuten kiihtyvyys- tai voimamittauksia sekä spektrianalyysiä ja stabiliteettianalyysiä (gain- ja phase-marginit). Tärkeitä ovat myös mekaanisen eristämisen ja tärinänvaimennuksen ratkaisut sekä oikea projektisaneeraukset.