Bezpłatne narzędzie inżynierskie · #008
Kalkulator częstotliwości harmonicznych
Konwertuje obroty na Hz i wyświetla harmoniczne od 1× do 20×. Niezbędne do analizy drgań i diagnostyki maszyn.
Wyniki
| Rząd (harmoniczna) | Częstotliwość (Hz) | CPM | Okres (ms) |
|---|
Konwersja obr./min na Hz
Częstotliwość podstawowa (rzędu 1) w Hz równa się prędkości obrotowej podzielonej przez 60:
Częstotliwości harmoniczne
Każda harmoniczna (rząd) jest całkowitą wielokrotnością częstotliwości podstawowej:
gdzie n jest rzędem harmonicznym (1, 2, 3, …).
Prędkość kątowa
Typowe źródła harmoniczne w drganiach
| Rząd (harmoniczna) | Typowe źródło |
|---|---|
| 1× | Niewyważenie, wygięty wał, mimośrodowość |
| 2× | Niewspółosiowość (kątowa/równoległa), luz |
| 3× | Niewspółosiowość (poważna), luz |
| N× | Przejście łopatek (N = liczba łopatek) |
| Z× | Częstotliwość zazębiania się kół zębatych (Z = liczba zębów) |
| ½× | Wir olejowy, tarcie |
| 0,43× | Bicz olejowy |
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: Prędkość = 3000 obr./min
1× = 3000 / 60 = 50 Hz (3000 cykli na minutę)
2× = 2 × 50 = 100 Hz (6000 cykli na minutę)
3× = 3 × 50 = 150 Hz (9000 cykli na minutę)
Okres = 1 / 50 = 20 milisekund
ω = 2π × 50 = 314,16 rad/s
💡 Wskazówka: W analizie drgań, widmo harmoniczne jest kluczowym narzędziem diagnostycznym. Niewyważenie wykazuje dominujący szczyt 1x, niewspółosiowość wykazuje silny szczyt 2x (a czasami 3x), a wady łożysk generują częstotliwości niesynchroniczne związane z geometrią łożyska.
Wystarczy podzielić prędkość obrotową RPM przez 60:
Hz = RPM / 60
Na przykład: 3000 RPM / 60 = 50 Hz. Daje to częstotliwość podstawową (1×) obrotu wału.
Harmoniczne to całkowite wielokrotności częstotliwości podstawowej (1×):
- 1× = składowa podstawowa = jedno zdarzenie na obrót wału
- 2× = druga harmoniczna = dwa zdarzenia na obrót wału
- 3× = trzecia harmoniczna = trzy zdarzenia na obrót wału
Różne uszkodzenia maszyn generują charakterystyczne rozkłady harmonicznych. Niewyważenie objawia się głównie przy 1×, niewspółosiowość wykazuje silną składową 2× i niekiedy 3×, a częstotliwość łopatkowa wynosi liczba łopatek × 1×.
Częstotliwość 1× (raz na obrót) to najbardziej podstawowa składowa drgań maszyn wirnikowych. Typowe źródła drgań 1×:
- Niewyważenie masowe — najczęstsza przyczyna
- Skrzywienie wału — wywołuje drgania 1× z wyraźną składową osiową
- Ekscentryczność wirnika — w maszynach elektrycznych
- Rezonans — gdy częstotliwość drgań własnych pokrywa się z częstotliwością 1×
Faza drgań 1× ma kluczowe znaczenie podczas wyważania — wskazuje kątowe położenie ciężkiego miejsca wirnika.
Wyższe harmoniczne ujawniają konkretne niesprawności mechaniczne:
- 2×: Niewspółosiowość wałów (kątowa i równoległa), luzy mechaniczne, pęknięcie wału
- 3× i wyższe: Silna niewspółosiowość, luzy konstrukcyjne lub posadowienia
- Częstotliwość łopatkowa (N×): Problemy z łopatkami wirnika pompy lub wentylatora
- Częstotliwość zazębienia (Z×): Zużycie lub błędy współpracy kół zębatych
Stosunek amplitud wyższych harmonicznych do amplitudy składowej 1× jest ważnym wskaźnikiem diagnostycznym.
Hz (herc) = liczba cykli na sekundę. Bezwzględna jednostka częstotliwości w układzie SI.
CPM (cykle na minutę) = Hz × 60. Liczbowo równa prędkości obrotowej RPM dla rzędu 1×.
Rzędy (1×, 2×, ...) = krotności prędkości obrotowej wału. Są znormalizowane względem prędkości — ich pozycja na osi rzędów pozostaje stała niezależnie od zmian RPM.
Przykład dla 3000 RPM: 1× = 50 Hz = 3000 CPM; 2× = 100 Hz = 6000 CPM.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Identyfikuj harmoniczne, diagnozuj usterki i wyważaj wirniki na miejscu za pomocą naszych profesjonalnych analizatorów drgań i przenośnych systemów wyważania.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
