Zpět na seznam kalkulaček

Kalkulačka kritické rychlosti pružiny

Výpočet frekvence rázů a kritických rychlostí pro spirálové pružiny

Parametry výpočtu

Na základě normy ISO 13906 a teorie dynamiky pružin

Metrický systém

Imperiální systém

Typ pružiny

Průměr drátu

Střední průměr cívky

Počet aktivních cívek

Materiál pružiny

Konfigurace typu zakončení

Provozní rychlost (při otáčení)

RPM

Montážní podmínky

Výsledky analýzy kritické rychlosti

První přirozená frekvence (nárůst):
-

Kritická rychlost (ot./min):
-

Rychlost vln na jaře:
-

Index pružiny (C = D/d):
-

Bezpečnostní rezerva:
-

Posouzení frekvence přepětí:

Trezor: Provozní < 0,2 × kritická rychlost

Pozor: Provozní 0,2–0,5 × kritická rychlost

Varování: Provozní 0,5–0,8 × kritická rychlost

Nebezpečí: Provozní > 0,8 × kritická rychlost – Nutná úprava konstrukce

Jak funguje kalkulačka

Fenomén jarního přílivu

K rázům pružiny dochází, když se budicí frekvence shoduje s vlastní frekvencí pružinového drátu, což způsobuje rezonanční vibrace po celé délce pružiny.

Výpočet přirozené frekvence

Pro spirálové pružiny je první vlastní frekvence:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

kde:

fs — frekvence přepětí (Hz)
n — počet aktivních cívek
G — modul pružnosti ve smyku (Pa)
ρ — hustota materiálu (kg/m³)

Kritická rychlost

Kritická rychlost otáčení, při které může dojít k přepětí:

Nc = 60 × fs/k

kde k je číslo harmonické (obvykle 1 pro základní harmoniku)

Rychlost vln

Rychlost vln napětí v materiálu pružiny:

c = √(G/ρ)

Jarní index

Index pružiny ovlivňuje chování při přepětí:

C < 4: Obtížná výroba, vysoké namáhání
C = 4–12: Normální rozsah pro většinu pružin
C > 12: Náchylné k zamotávání a vybočení

Vlastnosti materiálu

Materiál	Modul pružnosti ve smyku (GPa)	Hustota (kg/m³)
Hudební drát	81.7	7850
Nerezová ocel 302	69.0	7900
Chrom-křemík	77.2	7850
Fosforový bronz	41.4	8800

Metody prevence

Návrhová vlastní frekvence pružiny > 13× provozní frekvence
Použijte pružiny s proměnnou roztečí k přerušení rezonance
Přidat tlumení (vnořené pružiny, povlaky)
Změna rozměrů nebo materiálu pružiny
Použijte tlumiče přepětí nebo pružinové vodítka

Účinky přepětí

Předčasné únavové selhání
Střet cívek a poškození nárazem
Ztráta nosnosti
Nadměrný hluk a vibrace
Nepředvídatelné chování na jaře

📘 Kalkulačka kritické rychlosti (pružinový přepětí)

Vypočítává frekvenci rázů a kritickou rychlost pro spirálové pružiny. K rázům dochází, když pružinové vinutí vibrují v rezonanci, což způsobuje namáhání a selhání.
Vzorec: fs = c/(2L), kde c = rychlost vlny, L = délka drátu.

💼 Aplikace

Pružina ventilu motoru: Provozní otáčky 6000 ot./min = 100 Hz. Frekvence pružinového rázu: 250 Hz. Bezpečnostní poměr: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Bezpečné. Vyšší index pružiny nebo menší počet závitů zvyšuje frekvenci rázů.
Izolátor vibrací: Zařízení 1480 ot./min. Pružiny se nesmí přebíjet. Vypočteno: kritické 3500 ot./min. Poměr: 1480/3500 = 0,42 ✓
Odlehčení tlaku kompresoru: Pružina ve ventilu, rychlé cyklování 60 Hz. Přepětí: 180 Hz. Bezpečné, ale zkontrolujte harmonické složky při 2× a 3× provozní frekvenci.

Prevence přepětí:

Pravidla návrhu: Provozní frekvence by měla být < 0,5 × frekvence přepětí. Pro kritické aplikace: < 0,3 × frekvence přepětí.

Řešení, pokud je příliš blízko: Zvětšit průměr drátu, zmenšit střední průměr, snížit počet aktivních cívek, použít tlumicí pouzdra, vnořené pružiny.

Kalkulačka kritické rychlosti pružiny (rázové zatížení)

Publikováno uživatelem admin dne Říjen 20, 2025 Říjen 20, 2025