Alat Teknik Gratis

Frekuensi Alami Bilah Turbin & Pemeriksaan Campbell

Hitung frekuensi alami mode pertama dari bilah turbin (model balok kantilever) dan periksa perpotongan harmonik dalam rentang kecepatan operasi menggunakan diagram Campbell yang disederhanakan.

Model Balok Kantilever Diagram Campbell Harmonik 1×–12×

Panjang Bilah (mm)

Ketebalan Pisau (mm, dalam arah tekukan)

Lebar Mata Pisau (mm, akord)

Bahan

Jumlah Bilah

Kecepatan Minimum (RPM)

Kecepatan Maks (RPM)

Pengaturan cepat

Hasil

Frekuensi Alami Mode Pertama (f₁)

—

Modus Kedua (f₂ ≈ 6,27 × f₁)

—

Mode Ketiga (f₃ ≈ 17,55 × f₁)

—

Persimpangan Harmonik dalam Rentang Kecepatan

—

Frekuensi Putaran Bilah (pada RPM maksimum)

—

Frekuensi Alami Balok Kantilever

Bilah turbin dapat dimodelkan sebagai balok kantilever yang terfiksasi di pangkalnya. Frekuensi alaminya adalah:

λ_n — nilai eigen: λ₁ = 1,8751, λ₂ = 4,6941, λ₃ = 7,8548
E — Modulus Young (Pa)
SAYA — momen kedua luas (m⁴) = b·h³/12 untuk penampang persegi panjang
ρ — kepadatan material (kg/m³)
A — luas penampang (m²) = b·h
L — panjang bilah (m)

Diagram Campbell

Diagram Campbell memplot frekuensi alami bilah (garis horizontal) terhadap garis eksitasi orde mesin (garis diagonal: f = n × RPM/60). Perpotongan dalam rentang kecepatan operasi menunjukkan potensi resonansi.

Margin pemisahan minimum 10% antara frekuensi alami dan frekuensi eksitasi pada kecepatan operasi umumnya diperlukan.

Rasio Bentuk Modus

Mode	λ_n	F_n rasio f₁	Karakter
pertama	1.8751	1.000	Tekukan pertama
ke-2	4.6941	6.267	Tekukan kedua
ke-3	7.8548	17.55	Tekukan ketiga

Contoh — Bilah Turbin Uap LP

Diberikan: L = 500 mm, ketebalan h = 12 mm, lebar b = 80 mm, Baja (E = 200 GPa, ρ = 7850 kg/m³)

I = 80 × 12³ / 12 = 11.520 mm⁴ = 1,152 × 10⁻⁸ m⁴

A = 80 × 12 = 960 mm² = 9,6 × 10⁻⁴ m²

f₁ = (1.8751² / (2π)) × √(200×10⁹ × 1.152×10⁻⁸ / (7850 × 9.6×10⁻⁴ × 0.5⁴))

f₁ ≈ 44,8 Hz

⚠️ Catatan: Ini adalah model balok kantilever seragam yang disederhanakan. Bilah turbin sebenarnya memiliki profil tirus, puntiran, selubung, efek platform, penguatan sentrifugal, dan sifat material yang bergantung pada suhu yang secara signifikan memengaruhi frekuensi alami. Gunakan FEA untuk desain yang lebih detail.

Kalkulator Frekuensi Alami Bilah Turbin & Diagram Campbell

Diterbitkan oleh Nikolai Shelkovenko pada 15 Februari 2026 5 Maret 2026

Hasil

Frekuensi Alami Balok Kantilever

Diagram Campbell

Rasio Bentuk Modus