ابزار مهندسی رایگان
ماشین حساب فرکانس طبیعی
فرکانس طبیعی یک سیستم جرم-فنر را محاسبه کنید. برای بدست آوردن فرکانس بر حسب هرتز، فرکانس زاویهای، دوره تناوب، RPM معادل و انحراف استاتیکی، جرم و سختی فنر را وارد کنید.
نتایج
فرکانس طبیعی یک سیستم جرم-فنر
فرکانس طبیعی یک سیستم جرم-فنر تک درجه آزادی نامیرا:
- ک — سختی فنر (نیوتن بر متر). اگر بر حسب نیوتن بر میلیمتر داده شده است، در ۱۰۰۰ ضرب کنید.
- m — جرم (کیلوگرم)
فرکانس زاویهای
دوره و انحراف استاتیک
کجا g = ۹.۸۱ متر بر مجذور ثانیه و k برای نتیجهی انحراف بر حسب میلیمتر، بر حسب نیوتن بر میلیمتر است.
مثال عملی
با توجه به: جرم دستگاه = ۱۵۰ کیلوگرم، سختی کل فنر k = ۳۰۰ N/mm
k بر حسب N/m = 300 × 1000 = 300,000 N/m
f_n = (1/2π) × √(300,000/150) = (1/6.2832) × 44.72 = ۷.۱۲ هرتز
ω_n = 2π × 7.12 = ۴۴.۷ راد بر ثانیه
T = 1/7.12 = ۰.۱۴۰ ثانیه
دور در دقیقه معادل = ۷.۱۲ × ۶۰ = ۴۲۷ دور در دقیقه
δ_static = ۱۵۰ × ۹.۸۱ / ۳۰۰۰۰۰ × ۱۰۰۰ = ۴.۹ میلیمتر
⚠️ توجه: برای جلوگیری از رزونانس، مطمئن شوید که سرعت عملیاتی حداقل 20 تا 30% از فرکانس طبیعی فاصله دارد. اگر در نزدیکی رزونانس کار میکنید، میرایی اضافه کنید یا سختی/جرم را تغییر دهید.
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
روشهای شرح دادهشده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شدهاند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابلحمل برای بالانس کردن روتور در محل است.
بالانسرهای حرفهای قابل حمل، آنالیزورهای ارتعاش و سیستمهای پایش وضعیت مورد استفاده در بیش از ۵۰ کشور. شناسایی مشکلات رزونانس و بالانس روتورها در محل.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیانگذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فنهای صنعتی، سنگشکنها، سانتریفیوژها، شفتها و اسپیندلها. دستگاههای Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آنها بهعنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و بهتنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه بهعنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همینجا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تکصفحهای و دوصفحهای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرمافزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.