Δωρεάν εργαλείο μηχανικής
Υπολογιστής φυσικής συχνότητας
Υπολογίστε την ιδιοσυχνότητα ενός συστήματος μάζας-ελατηρίου. Εισαγάγετε τη μάζα και την ακαμψία του ελατηρίου για να βρείτε τη συχνότητα σε Hz, τη γωνιακή συχνότητα, την περίοδο, τις ισοδύναμες στροφές ανά λεπτό και τη στατική παραμόρφωση.
Αποτελέσματα
Φυσική Συχνότητα ενός Συστήματος Μαζικής Ελατηρίου
Η ιδιοσυχνότητα ενός μη αποσβεσμένου συστήματος μαζικών ελατηρίων ενός βαθμού ελευθερίας:
- k — ακαμψία ελατηρίου (N/m). Εάν δίνεται σε N/mm, πολλαπλασιάστε επί 1000.
- m — μάζα (kg)
Γωνιακή συχνότητα
Περίοδος και Στατική Παραμόρφωση
Όπου g = 9,81 m/s² και το k είναι σε N/mm για το αποτέλεσμα της παραμόρφωσης σε mm.
Πρακτικό παράδειγμα
Δεδομένο: Μάζα μηχανής = 150 kg, Συνολική ακαμψία ελατηρίου k = 300 N/mm
k σε N/m = 300 × 1000 = 300.000 N/m
f_n = (1/2π) × √(300.000/150) = (1/6,2832) × 44,72 = 7,12 Hz
ω_n = 2π × 7,12 = 44,7 ακτίνια/δευτερόλεπτο
Τ = 1/7,12 = 0,140 δευτ.
Ισοδύναμες στροφές ανά λεπτό = 7,12 × 60 = 427 σ.α.λ.
δ_στατικό = 150 × 9,81 / 300.000 × 1000 = 4,9 χιλιοστά
⚠️ Σημείωση: Βεβαιωθείτε ότι η ταχύτητα λειτουργίας απέχει τουλάχιστον 20–30% από την ιδιοσυχνότητα για να αποφύγετε τον συντονισμό. Εάν λειτουργείτε κοντά στον συντονισμό, προσθέστε απόσβεση ή τροποποιήστε την ακαμψία/μάζα.
Natural frequency is the frequency at which a system oscillates freely after being displaced from its equilibrium position and released. For a mass-spring system, it depends only on the mass and the spring stiffness.
Every mechanical structure has one or more natural frequencies, and they are fundamental properties used in vibration analysis, structural design, and machine diagnostics.
Knowing the natural frequency of a machine or its components is critical because if the operating speed (excitation frequency) coincides with the natural frequency, resonance occurs.
Resonance causes dramatically amplified vibrations that can lead to excessive wear, fatigue failure, bearing damage, and even catastrophic structural collapse. Engineers design machines so that operating speeds are well separated from natural frequencies.
Spring stiffness (rate) can be measured by applying a known force to the spring and measuring the resulting deflection. Stiffness k = Force / Deflection.
For example, if a 100 N force compresses a spring by 2 mm, the stiffness is 100/2 = 50 N/mm. You can also use a compression testing machine for accurate results, or consult the manufacturer's datasheet for the spring rate specification.
When the operating speed (excitation frequency) matches the natural frequency of the system, resonance occurs. At resonance, vibration amplitudes increase dramatically — theoretically to infinity in an undamped system, and to very high levels in real (lightly damped) systems.
This can cause rapid fatigue failure, excessive noise, bearing damage, and structural collapse. This is why vibration analysis always checks for proximity to resonance.
There are several strategies to avoid resonance:
- Change the operating speed so it is at least 20–30% away from any natural frequency
- Modify the stiffness by adding braces, stiffeners, or changing spring rates
- Change the mass of the vibrating component
- Add damping using vibration dampers, rubber isolators, or tuned mass dampers
- Use variable-speed drives to avoid dwelling at critical speeds during startup or shutdown
Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.
Επαγγελματικοί φορητοί ζυγοσταθμιστές, αναλυτές κραδασμών και συστήματα παρακολούθησης κατάστασης που χρησιμοποιούνται σε περισσότερες από 50 χώρες. Εντοπίστε προβλήματα συντονισμού και ζυγοσταθμίστε ρότορες επί τόπου.
Nikolai Shelkovenko
Ο Nikolai Shelkovenko είναι μηχανικός ανάλυσης δονήσεων, καθώς και ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Vibromera. Επί περισσότερα από 15 χρόνια ζυγοσταθμίζει περιστρεφόμενο εξοπλισμό επιτόπου και όχι σε πάγκο δοκιμών: καταστροφείς, βιομηχανικούς ανεμιστήρες, θραυστήρες, φυγοκέντρους, άξονες και ατράκτους. Από αυτή τη δουλειά γεννήθηκαν τα όργανα Balanset — σχεδιάστηκαν ως εργαλείο που ο ειδικός μπορεί να μεταφέρει στο μηχάνημα και να χρησιμοποιήσει μόνος του, επί τόπου, και όχι ως εργαστηριακός εξοπλισμός. Η Vibromera ιδρύθηκε το 2017 και από το 2023 εδρεύει στο Πόρτο της Πορτογαλίας. Εδώ γίνονται η ανάπτυξη, η συναρμολόγηση και η υποστήριξη της σειράς Balanset. Το κορυφαίο όργανο είναι το Balanset-1A, ένας φορητός αναλυτής για ζυγοστάθμιση σε ένα και σε δύο επίπεδα και για διαγνωστικά δονήσεων. Ο Nikolai συμμετέχει προσωπικά στην υποστήριξη πελατών, στην αντιμετώπιση δύσκολων περιπτώσεων ζυγοστάθμισης και στην ανάπτυξη του λογισμικού. Συνεργάζεται με πελάτες σε όλο τον κόσμο, σε οποιαδήποτε γλώσσα.
