Die Eigenfrequenz verstehen

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Portabler Balancer & Schwingungsanalysator Balanset-1A

$2,335.73 Ursprünglicher Preis war: $2,335.73$2,010.50Aktueller Preis ist: $2,010.50.

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Schwingungssensor

$106.44 Ursprünglicher Preis war: $106.44$82.79Aktueller Preis ist: $82.79.

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Optischer Sensor (Laser-Tachometer)

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Balanset-4

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Magnetischer Ständer Größe-60-kgf

$54.40

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Reflektierendes Band

$11.83

Geräte

Dynamischer Balancer "Balanset-1A" OEM

$2,051.89 Ursprünglicher Preis war: $2,051.89$1,773.97Aktueller Preis ist: $1,773.97.

Definition: Was ist eine Eigenfrequenz?

A Eigenfrequenz ist die spezifische Frequenz, mit der ein Objekt oder System schwingt, wenn es aus seiner Ruheposition gebracht wird und dann ohne äußere Kräfte frei schwingen kann. Es handelt sich um eine inhärente, grundlegende Eigenschaft des Objekts, die ausschließlich durch seine physikalischen Eigenschaften bestimmt wird: seine Masse und seine Steifheit. Jedes physische Objekt, von einer Gitarrensaite über eine Brücke bis hin zur Stützstruktur einer Maschine, hat eine oder mehrere Eigenfrequenzen.

Die Beziehung zwischen Masse, Steifigkeit und Eigenfrequenz

Die Beziehung zwischen diesen drei Eigenschaften ist einfach und intuitiv:

• Steifheit: Ein steiferes Objekt hat eine *höhere* Eigenfrequenz. Denken Sie an eine Gitarrensaite: Wenn Sie die Saite spannen (ihre Steifheit erhöhen), erhöht sich die Tonhöhe (die Frequenz).
• Masse: Ein massereicheres Objekt hat eine *niedrigere* Eigenfrequenz. Denken Sie an ein Lineal, das über der Kante eines Schreibtisches hängt: Ein längeres, schwereres Lineal schwingt langsamer (niedrigere Frequenz) als ein kürzeres, leichteres.

Für ein einfaches System mit einem Freiheitsgrad wird diese Beziehung durch die folgende Formel beschrieben:

Eigenfrequenz (f_n) ∝ √(Steifigkeit / Masse)

Dies bedeutet, dass Sie zum Ändern der Eigenfrequenz eines Objekts entweder seine Steifigkeit oder seine Masse (oder beides) ändern müssen.

Eigenfrequenz und Resonanz: Eine kritische Verbindung

Das Konzept der Eigenfrequenz ist in der Technik und Schwingungsanalyse von entscheidender Bedeutung, da es direkt mit dem Phänomen der Resonanz.

Resonanz tritt auf, wenn eine externe, periodische Kraft auf ein System mit einer Frequenz einwirkt, die einer seiner Eigenfrequenzen entspricht oder sehr nahe kommt. In diesem Fall absorbiert das System die Energie der externen Kraft sehr effizient, wodurch seine Schwingungsamplitude stark ansteigt. Die Dämpfung ist der einzige Faktor, der ein unendliches Anwachsen der Amplitude verhindert.

Aus diesem Grund ist das Verständnis der Eigenfrequenzen so wichtig:

• Probleme vorhersagen: Wenn Sie die Betriebsgeschwindigkeit einer Maschine und die Eigenfrequenzen ihrer Tragstruktur kennen, können Sie vorhersagen, ob wahrscheinlich ein Resonanzzustand auftritt.
• Fehlerbehebung: Wenn eine Maschine übermäßig vibriert, ist die Ermittlung ihrer Eigenfrequenzen ein wichtiger Schritt, um festzustellen, ob Resonanz die Ursache ist.

– Fehler vermeiden: Der Betrieb einer Maschine im Resonanzzustand kann zu extremen Vibrationen, hoher Belastung und letztlich zu einem katastrophalen Ausfall führen. Der berühmte Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke im Jahr 1940 war ein dramatisches Beispiel für Resonanz.

Wie werden Eigenfrequenzen ermittelt?

Die Eigenfrequenzen einer Maschine oder Struktur werden typischerweise mit einer der folgenden Methoden ermittelt:

1. Aufprallprüfung (oder Bump-Test)

Dies ist die gängigste experimentelle Methode. Die Maschine wird (bei ausgeschaltetem Zustand) mit einem instrumentierten Schlaghammer beaufschlagt und die entstehende Schwingung mit einem Beschleunigungsmesser gemessen. Der Hammerschlag führt ein breites Energiespektrum ein, und die Struktur „schwingt“ auf natürliche Weise mit ihren Eigenfrequenzen. Diese Frequenzen erscheinen als deutliche Spitzen im resultierenden FFT-Spektrum.

2. Hochlauf-/Ausrolltest

Bei einer laufenden Maschine können durch einen Anlauf- oder Auslauftest die Eigenfrequenzen ermittelt werden. Bei Drehzahländerungen der Maschine durchlaufen alle rotierenden Kräfte (z. B. Unwuchten) einen Frequenzbereich. Überschreitet eine dieser Frequenzen eine Eigenfrequenz, zeigt die Schwingungsamplitude bei dieser Drehzahl einen deutlichen Peak. Dies ist eine gängige Methode, um die kritische Geschwindigkeiten.

3. Finite-Elemente-Analyse (FEA)

In der Entwurfsphase berechnen Ingenieure mithilfe von Computermodellen die theoretischen Eigenfrequenzen einer Komponente oder Struktur, bevor diese überhaupt gebaut wird. Auf diese Weise können sie die Struktur so konstruieren, dass Resonanzprobleme von Anfang an vermieden werden.

Durch die Identifizierung und das Verständnis der Eigenfrequenzen eines Systems können Ingenieure sicherstellen, dass Maschinen sicher und zuverlässig arbeiten und keine schädlichen Resonanzzustände auftreten.

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