حاسبة السرعة الحرجة للنابض

حساب تردد الارتفاع والسرعات الحرجة للينابيع الحلزونية

معلمات الحساب

استنادًا إلى ISO 13906 ونظرية ديناميكيات الزنبرك

النظام المتري

النظام الإمبراطوري

نوع الربيع

قطر السلك

متوسط قطر الملف

عدد الملفات النشطة

مادة الربيع

تكوين نوع النهاية

سرعة التشغيل (في حالة الدوران)

دورة في الدقيقة

حالة التركيب

نتائج تحليل السرعة الحرجة

التردد الطبيعي الأول (الزيادة):
—

السرعة الحرجة (RPM):
—

سرعة الموجة في الربيع:
—

مؤشر الربيع (C = D/d):
—

هامش الأمان:
—

تقييم تردد الارتفاع:

آمن: التشغيل < 0.2 × السرعة الحرجة

حذر: تشغيل 0.2-0.5 × السرعة الحرجة

تحذير: تشغيل 0.5-0.8 × السرعة الحرجة

خطر: التشغيل > 0.8 × السرعة الحرجة - يلزم إعادة التصميم

كيف تعمل الآلة الحاسبة

ظاهرة ارتفاع الربيع

تحدث زيادة الزنبرك عندما يتطابق تردد الإثارة مع التردد الطبيعي لسلك الزنبرك، مما يسبب اهتزازات رنينية على طول الزنبرك.

حساب التردد الطبيعي

بالنسبة للينابيع الحلزونية، التردد الطبيعي الأول هو:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

أين:

نظام الملفات — تردد الارتفاع (هرتز)
ن - عدد الملفات النشطة
ج — معامل القص (باسكال)
ρ - كثافة المادة (كجم/م³)

السرعة الحرجة

السرعة الدورانية الحرجة التي قد يحدث فيها الارتفاع المفاجئ:

Nc = 60 × fs / k

حيث k هو الرقم التوافقي (عادةً 1 للأساسي)

سرعة الموجة

سرعة موجات الإجهاد في مادة الزنبرك:

ج = √(ج/ρ)

مؤشر الربيع

يؤثر مؤشر الربيع على سلوك الارتفاع المفاجئ:

ج < 4: صعب التصنيع، عالي الضغط
ج = 4-12: النطاق الطبيعي لمعظم الينابيع
ج > 12: عرضة للتشابك والانحناء

خصائص المواد

مادة	معامل القص (جيجا باسكال)	الكثافة (كجم/م³)
سلك الموسيقى	81.7	7850
الفولاذ المقاوم للصدأ 302	69.0	7900
كروم سيليكون	77.2	7850
الفوسفور البرونزي	41.4	8800

طرق الوقاية

تردد زنبرك التصميم الطبيعي > 13× تردد التشغيل
استخدم نوابض ذات درجة صوت متغيرة لكسر الرنين
إضافة التخميد (الينابيع المتداخلة والطلاءات)
تغيير أبعاد الزنبرك أو المادة
استخدم مخمدات التيار أو أدلة الزنبرك

تأثيرات الارتفاع المفاجئ

فشل التعب المبكر
تصادم الملف وضرر التأثير
فقدان القدرة على التحميل
الضوضاء والاهتزاز المفرط
سلوك الربيع غير المتوقع

حاسبة السرعة الحرجة (Spring Surge)

يحسب تردد الطفرة والسرعة الحرجة للزنبركات الحلزونية. تحدث الطفرة عندما تهتز ملفات الزنبرك عند الرنين، مما يسبب إجهادًا وعطلًا.
الصيغة: fs = c/(2L) حيث c = سرعة الموجة، L = طول السلك.

💼 التطبيقات

زنبرك صمام المحرك: تشغيل ٦٠٠٠ دورة في الدقيقة = ١٠٠ هرتز. تردد اندفاع الزنبرك: ٢٥٠ هرتز. نسبة الأمان: ١٠٠/٢٥٠ = ٠٫٤ < 0.5 ✓ آمن. ارتفاع مؤشر الزنبرك أو عدد الملفات الأقل يزيد من تردد التيار الزائد.
عازل الاهتزاز: سرعة دوران المعدّات ١٤٨٠ دورة في الدقيقة. يجب ألا ترتفع النوابض. المحسوبة: ٣٥٠٠ دورة في الدقيقة، وهي سرعة حرجة. النسبة: ١٤٨٠/٣٥٠٠ = ٠٫٤٢ ✓
تخفيف ضغط الضاغط: زنبرك في الصمام، دورة سريعة ٦٠ هرتز. ارتفاع التيار: ١٨٠ هرتز. آمن، ولكن تحقق من التوافقيات عند ترددي التشغيل ٢× و٣×.

الوقاية من زيادة التيار الكهربائي:

قواعد التصميم: ينبغي أن يكون تردد التشغيل تردد زيادة التيار أقل من ٠٫٥. للتطبيقات الحرجة: < 0.3 × تردد الزيادة.

الحلول إذا كانت قريبة جدًا: زيادة قطر السلك، تقليل القطر المتوسط، تقليل الملفات النشطة، استخدام أكمام التخميد، الينابيع المتداخلة.

حاسبة السرعة الحرجة للنابض (الاندفاع)

نُشر بواسطة admin على أكتوبر 20, 2025 أكتوبر 20, 2025