Công cụ kỹ thuật miễn phí
Máy tính tần số tự nhiên
Tính tần số dao động riêng của hệ lò xo-khối lượng. Nhập khối lượng và độ cứng của lò xo để nhận được tần số (Hz), tần số góc, chu kỳ, tốc độ quay tương đương (RPM) và độ lệch tĩnh.
Kết quả
Tần số tự nhiên của hệ thống lò xo-khối lượng
Tần số dao động tự nhiên của hệ lò xo-khối lượng một bậc tự do không có giảm chấn:
- k — Độ cứng lò xo (N/m). Nếu được cung cấp bằng N/mm, hãy nhân với 1000.
- m — khối lượng (kg)
Tần số góc
Chu kỳ và độ võng tĩnh
Ở đâu g = 9,81 m/s² và k được tính bằng N/mm đối với kết quả độ lệch tính bằng mm.
Ví dụ thực tế
Được cho: Khối lượng máy = 150 kg, Độ cứng lò xo tổng cộng k = 300 N/mm
k tính bằng 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 giây
Tốc độ quay tương đương = 7,12 × 60 = 427 vòng/phút
δ_static = 150 × 9,81 / 300.000 × 1.000 = 4,9 mm
⚠️ Lưu ý: Đảm bảo tốc độ hoạt động cách tần số tự nhiên ít nhất 20–30% để tránh cộng hưởng. Nếu hoạt động gần tần số cộng hưởng, hãy thêm bộ giảm chấn hoặc điều chỉnh độ cứng/khối lượng.
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
Các quy trình được mô tả trên trang này đã được đội ngũ Vibromera phát triển và thử nghiệm thực địa bằng Balanset-1A, một máy cân bằng hai kênh cầm tay kiêm máy phân tích rung động dùng để cân bằng rotor tại chỗ.
Các thiết bị cân bằng di động chuyên nghiệp, máy phân tích rung động và hệ thống giám sát tình trạng được sử dụng tại hơn 50 quốc gia. Xác định các vấn đề cộng hưởng và cân bằng rôto ngay tại chỗ.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko là kỹ sư phân tích rung động, đồng thời là người sáng lập và tổng giám đốc của Vibromera. Hơn 15 năm qua, ông cân bằng thiết bị quay ngay tại hiện trường chứ không phải trên bàn thử: máy nghiền thực bì, quạt công nghiệp, máy nghiền đá, máy ly tâm, trục và trục chính. Chính từ công việc đó mà các thiết bị Balanset ra đời — chúng được thiết kế như một công cụ mà chuyên gia có thể mang tới tận máy và sử dụng một mình ngay tại chỗ, chứ không phải thiết bị phòng thí nghiệm. Vibromera được thành lập năm 2017 và từ năm 2023 đặt trụ sở tại Porto, Bồ Đào Nha. Toàn bộ việc phát triển, lắp ráp và hỗ trợ dòng Balanset đều diễn ra tại đây. Thiết bị chủ lực là Balanset-1A, máy phân tích cầm tay dùng cho cân bằng một và hai mặt phẳng và cho chẩn đoán rung động. Nikolai trực tiếp tham gia hỗ trợ khách hàng, xử lý các ca cân bằng khó và phát triển phần mềm. Ông làm việc với khách hàng trên toàn thế giới, bằng bất kỳ ngôn ngữ nào.
