Nemokamas inžinerinis įrankis
Natūralaus dažnio skaičiuoklė
Apskaičiuokite masės ir spyruoklės sistemos natūralų dažnį. Įveskite masę ir spyruoklės standumą, kad gautumėte dažnį Hz, kampinį dažnį, periodą, ekvivalentinį aps./min. ir statinę deformaciją.
Rezultatai
Masės-spyruoklės sistemos natūralus dažnis
Neslopintos vieno laisvės laipsnio masės-spyruoklės sistemos natūralus dažnis:
- k — spyruoklės standumas (N/m). Jei nurodyta N/mm, padauginkite iš 1000.
- m — masė (kg)
Kampinis dažnis
Periodas ir statinė deformacija
Kur g = 9,81 m/s², o k išreikštas N/mm, o deformacijos rezultatas – mm.
Praktinis pavyzdys
Atsižvelgiant į tai, kad: Mašinos masė = 150 kg, bendras spyruoklės standumas k = 300 N/mm
k 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 rad/s
T = 1/7,12 = 0,140 s
Ekvivalentinis aps./min. = 7,12 × 60 = 427 aps./min.
δ_statinis = 150 × 9,81 / 300 000 × 1000 = 4,9 mm
⚠️ Pastaba: Kad išvengtumėte rezonanso, užtikrinkite, kad darbinis greitis būtų bent 20–30% skirtis nuo natūralaus dažnio. Jei veikiate arti rezonanso, pridėkite slopinimą arba pakeiskite standumą / masę.
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
Šiame puslapyje aprašytas procedūras sukūrė ir lauko sąlygomis išbandė Vibromera komanda, naudodama Balanset-1A – nešiojamą dviejų kanalų balansavimo įrenginį ir vibracijų analizatorių rotoriams balansuoti vietoje.
Profesionalūs nešiojami balansavimo įrenginiai, vibracijos analizatoriai ir būklės stebėjimo sistemos, naudojamos daugiau nei 50 šalių. Nustatykite rezonanso problemas ir subalansuokite rotorius vietoje.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko yra vibracijos analizės inžinierius bei „Vibromera“ įkūrėjas ir generalinis direktorius. Daugiau nei 15 metų jis balansavo besisukančią įrangą lauko sąlygomis, o ne bandymų stende: mulčiuotuvus, pramoninius ventiliatorius, smulkintuvus, centrifugas, velenus ir špindelius. Būtent iš šio darbo išaugo „Balanset“ prietaisai — jie buvo sukurti kaip įrankis, kurį specialistas gali atsinešti prie mašinos ir naudoti savarankiškai, vietoje, o ne kaip laboratorinę įrangą. „Vibromera“ įkurta 2017 metais, nuo 2023 metų įsikūrusi Porto mieste, Portugalijoje. Čia vyksta visas „Balanset“ linijos kūrimas, surinkimas ir palaikymas. Pagrindinis prietaisas — „Balanset-1A“, nešiojamas analizatorius vienos ir dviejų plokštumų balansavimui bei vibracijos diagnostikai. Nikolai asmeniškai dalyvauja klientų aptarnavime, sudėtingų balansavimo atvejų sprendime ir programinės įrangos kūrime. Jis dirba su klientais visame pasaulyje, bet kuria kalba.
