Калкулатор за критична скорост на пружината

Изчислете честотата на ударите и критичните скорости за спирални пружини

Параметри на изчислението

Въз основа на ISO 13906 и теорията за динамиката на пружините

Метрична система

Имперска система

Тип пружина

Диаметър на телта

Среден диаметър на намотката

Брой активни намотки

Пружинен материал

Конфигурация на типа край

Работна скорост (при въртене)

Обороти на обороти

Условие за монтаж

Резултати от анализа на критичната скорост

Първа естествена честота (вълна):
—

Критична скорост (обороти в минута):
—

Скорост на вълните през пролетта:
—

Индекс на пружината (C = D/d):
—

Марж на безопасност:
—

Оценка на честотата на пренапрежение:

Безопасно: Работа < 0,2 × критична скорост

Внимание: Работна скорост 0,2-0,5 × критична скорост

Предупреждение: Работна скорост 0,5-0,8 × критична скорост

Опасност: Работна > 0,8 × критична скорост – Необходимо е препроектиране

Как работи калкулаторът

Феноменът на пролетния прилив

Пружинен импулс възниква, когато честотата на възбуждане съвпада с естествената честота на пружинната тел, причинявайки резонансни вибрации по дължината на пружината.

Изчисляване на естествената честота

За спирални пружини, първата естествена честота е:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

където:

фс — честота на импулсите (Hz)
n — брой активни намотки
G — модул на срязване (Pa)
ρ — плътност на материала (кг/м³)

Критична скорост

Критичната скорост на въртене, при която може да възникне пик:

Nc = 60 × fs/k

където k е номерът на хармоника (обикновено 1 за фундаментална хармоника)

Скорост на вълната

Скоростта на вълните на напрежение в материала на пружината:

c = √(G/ρ)

Пролетен индекс

Индексът на пружината влияе върху поведението на вълните:

C < 4: Трудно за производство, високо напрежение
C = 4-12: Нормален диапазон за повечето пружини
С > 12: Склонни към заплитане и изкълчване

Свойства на материала

Материал	Модул на срязване (GPa)	Плътност (кг/м³)
Музикален кабел	81.7	7850
Неръждаема стомана 302	69.0	7900
Хром силиций	77.2	7850
Фосфорен бронз	41.4	8800

Методи за превенция

Проектна пружина, собствена честота > 13× работна честота
Използвайте пружини с променлива стъпка, за да прекъснете резонанса
Добавяне на демпфиране (вложени пружини, покрития)
Промяна на размерите или материала на пружината
Използвайте амортисьори за пренапрежение или пружинни водачи

Ефекти от пренапрежението

Преждевременна умора на материала
Сблъсък на бобините и повреди от удар
Загуба на товароносимост
Прекомерен шум и вибрации
Непредсказуемо пролетно поведение

📘 Калкулатор на критична скорост (пролетно пренапрежение)

Изчислява честотата на пренапрежение и критичната скорост за спирални пружини. Пренапрежение възниква, когато пружинните намотки вибрират при резонанс, причинявайки напрежение и повреда.
Формула: fs = c/(2L), където c = скорост на вълната, L = дължина на проводника.

💼 Приложения

Пружина на клапана на двигателя: Работни 6000 об/мин = 100 Hz. Честота на пружинното натиск: 250 Hz. Коефициент на безопасност: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Безопасно. По-високият индекс на пружината или по-малкият брой намотки увеличават честотата на пренапрежение.
Изолатор на вибрации: Оборудване 1480 об/мин. Пружините не трябва да се пульсират. Изчислено: 3500 об/мин е критично. Съотношение: 1480/3500 = 0,42 ✓
Облекчаване на налягането на компресора: Пружина във вентила, бързо циклиране 60 Hz. Пренапрежение: 180 Hz. Безопасно, но проверете за хармоници при 2× и 3× работна честота.

Предотвратяване на пренапрежение:

Правила за проектиране: Работната честота трябва да бъде < 0,5 × честота на пренапрежение. За критични приложения: < 0,3 × честота на пренапрежение.

Решения, ако е твърде близо: Увеличете диаметъра на проводника, намалете средния диаметър, намалете активните намотки, използвайте демпферни втулки, вложени пружини.

Калкулатор за критична скорост на пружината (пульсация)

Публикувано от admin на октомври 20, 2025 октомври 20, 2025