Rechner für die kritische Federdrehzahl (Schwingung) • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator „Balanset“ zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Rechner für die kritische Federdrehzahl (Schwingung) • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator „Balanset“ zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Rechner für die kritische Federgeschwindigkeit (Schwingen)

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Rechner für die kritische Federgeschwindigkeit

Stoßfrequenz und kritische Drehzahlen für Schraubenfedern berechnen

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Komplettes Schwingungsdiagnose- und Auswuchtset von Vibromera, inklusive vier Schwingungssensoren mit Kabeln, einem Signalschnittstellenmodul, einem Lasertachometer mit Magnetfuß, einer digitalen Waage, einem USB-Kabel und einem Tragekoffer. Das System ist für das Auswuchten von Rotoren im Feld und die Zustandsüberwachung an Industrieanlagen konzipiert.

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Berechnungsparameter

Basierend auf ISO 13906 und der Federdynamiktheorie

Drehzahl

Ergebnisse der Analyse kritischer Geschwindigkeiten

Erste Eigenfrequenz (Spannungsstoß): —
Kritische Drehzahl (U/min): —
Wellengeschwindigkeit im Frühling: —
Federindex (C = D/d): —
Sicherheitsmarge: —

Bewertung der Stoßfrequenz:

Sicher: Betrieb < 0,2 × kritische Geschwindigkeit
Vorsicht: Betrieb 0,2–0,5 × kritische Geschwindigkeit
Warnung: Betrieb 0,5-0,8 × kritische Geschwindigkeit
Gefahr: Betriebsdrehzahl > 0,8 × kritische Drehzahl – Neukonstruktion erforderlich

So funktioniert der Rechner

Frühlingsflut-Phänomen

Ein Federstoß tritt auf, wenn die Anregungsfrequenz mit der Eigenfrequenz des Federdrahts übereinstimmt, was zu Resonanzschwingungen entlang der Federlänge führt.

Eigenfrequenzberechnung

Bei Schraubenfedern beträgt die erste Eigenfrequenz:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

wo:

  • fs — Stoßfrequenz (Hz)
  • n — Anzahl der aktiven Spulen
  • G — Schubmodul (Pa)
  • ρ — Materialdichte (kg/m³)

Kritische Geschwindigkeit

Die kritische Drehzahl, bei der es zu einem Spannungsanstieg kommen kann:

Nc = 60 × fs / k

wobei k die harmonische Zahl ist (normalerweise 1 für die Grundschwingung)

Wellengeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit der Spannungswellen im Federmaterial:

c = √(G/ρ)

Frühlingsindex

Der Federindex beeinflusst das Auftriebsverhalten:

  • C < 4: Schwierige Herstellung, hohe Belastung
  • C = 4-12: Normalbereich für die meisten Federn
  • C > 12: Neigt zum Verheddern und Verbiegen

Materialeigenschaften

Material Schermodul (GPa) Dichte (kg/m³)
Musikdraht 81.7 7850
Edelstahl 302 69.0 7900
Chrom-Silizium 77.2 7850
Phosphorbronze 41.4 8800

Präventionsmethoden

  • Auslegungseigenfrequenz der Feder > 13× Betriebsfrequenz
  • Verwenden Sie Federn mit variabler Tonhöhe, um die Resonanz zu unterbrechen
  • Dämpfung hinzufügen (verschachtelte Federn, Beschichtungen)
  • Ändern Sie die Federabmessungen oder das Material
  • Verwenden Sie Stoßdämpfer oder Federführungen

Auswirkungen von Überspannungen

  • Vorzeitiger Ermüdungsbruch
  • Spulenkollision und Aufprallschäden
  • Verlust der Tragfähigkeit
  • Übermäßiger Lärm und Vibrationen
  • Unvorhersehbares Federverhalten

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📘 Kritischer Geschwindigkeitsrechner (Federstoß)

Berechnet die Stoßfrequenz und die kritische Drehzahl für Schraubenfedern. Stoßfrequenzen treten auf, wenn die Federwindungen in Resonanz schwingen, was zu Spannungen und schließlich zum Bruch führen kann. Formel: fs = c/(2L), wobei c die Wellengeschwindigkeit und L die Drahtlänge ist.

💼 Anwendungen

  • Motorventilfeder: Betrieb 6000 U/min = 100 Hz. Federstoßfrequenz: 250 Hz. Sicherheitsverhältnis: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Sicher. Ein höherer Federindex oder weniger Windungen erhöhen die Stoßfrequenz.
  • Schwingungsisolator: Gerät 1480 U/min. Federn dürfen nicht ruckeln. Berechnet: 3500 U/min kritisch. Verhältnis: 1480/3500 = 0,42 ✓
  • Kompressor-Druckentlastung: Feder im Ventil, schnelles Zyklieren 60 Hz. Stoß: 180 Hz. Sicher, aber auf Oberwellen bei 2- und 3-facher Betriebsfrequenz prüfen.

Überspannungsschutz:

Designregeln: Die Betriebsfrequenz sollte < 0,5 × Stoßfrequenz. Für kritische Anwendungen: < 0,3 × Stoßfrequenz.

Lösungen bei zu geringer Nähe: Erhöhen Sie den Drahtdurchmesser, verringern Sie den mittleren Durchmesser, reduzieren Sie die Anzahl der aktiven Spulen, verwenden Sie Dämpfungshülsen und verschachtelte Federn.

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