ماشین حساب سرعت بحرانی فنر

محاسبه فرکانس موج ضربه و سرعت‌های بحرانی برای فنرهای مارپیچ

پارامترهای محاسبه

بر اساس استاندارد ISO 13906 و نظریه دینامیک فنر

سیستم متریک

سیستم امپراتوری

نوع فنر

قطر سیم

قطر متوسط کویل

تعداد کویل‌های فعال

جنس فنر

پیکربندی نوع پایان

سرعت عملیاتی (در صورت چرخش)

دور در دقیقه

شرایط نصب

نتایج تحلیل سرعت بحرانی

فرکانس طبیعی اول (افزایش ناگهانی):
—

سرعت بحرانی (RPM):
—

سرعت موج در بهار:
—

شاخص فنر (C = D/d):
—

حاشیه ایمنی:
—

ارزیابی فرکانس سرج:

امن: عملیاتی < 0.2 × سرعت بحرانی

احتیاط: سرعت بحرانی × 0.2-0.5 عملیاتی

هشدار: سرعت بحرانی × 0.5-0.8 عملیاتی

خطر: سرعت عملیاتی > 0.8 × سرعت بحرانی - طراحی مجدد مورد نیاز است

نحوه کار ماشین حساب

پدیده موج بهاری

موج فنری زمانی رخ می‌دهد که فرکانس تحریک با فرکانس طبیعی سیم فنر مطابقت داشته باشد و باعث ارتعاشات رزونانسی در امتداد طول فنر شود.

محاسبه فرکانس طبیعی

برای فنرهای مارپیچ، فرکانس طبیعی اول برابر است با:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

where:

اف اس — فرکانس موج (هرتز)
n — تعداد کویل‌های فعال
جی — مدول برشی (Pa)
پی — چگالی ماده (کیلوگرم بر متر مکعب)

سرعت بحرانی

سرعت چرخشی بحرانی که در آن ممکن است موج انفجار رخ دهد:

Nc = 60 × fs/k

که در آن k عدد هارمونیک است (معمولاً ۱ برای پایه)

سرعت موج

سرعت امواج تنش در ماده فنر:

c = √(G/ρ)

شاخص بهار

شاخص فنر بر رفتار موج ضربه‌ای تأثیر می‌گذارد:

سی < 4: تولید دشوار، تنش بالا
ج = ۴-۱۲: محدوده طبیعی برای اکثر فنرها
ج > ۱۲: مستعد گره خوردن و پیچ خوردن

خواص مواد

مواد	مدول برشی (گیگاپاسکال)	چگالی (کیلوگرم بر متر مکعب)
سیم موسیقی	81.7	7850
استیل ضد زنگ 302	69.0	7900
کروم سیلیکون	77.2	7850
فسفر برنز	41.4	8800

روش‌های پیشگیری

فرکانس طبیعی فنر طراحی > ۱۳× فرکانس کاری
از فنرهای با گام متغیر برای شکستن رزونانس استفاده کنید
اضافه کردن میرایی (فنرهای تو در تو، پوشش‌ها)
ابعاد یا جنس فنر را تغییر دهید
از میراگرهای موج یا راهنماهای فنری استفاده کنید

اثرات افزایش ناگهانی دما

شکست ناشی از خستگی زودرس
برخورد کویل و آسیب ناشی از ضربه
از دست دادن ظرفیت بار
سر و صدا و لرزش بیش از حد
رفتار غیرقابل پیش‌بینی بهاری

📘 محاسبه‌گر سرعت بحرانی (ضربه فنری)

فرکانس موج ضربه‌ای و سرعت بحرانی را برای فنرهای مارپیچ محاسبه می‌کند. موج ضربه‌ای زمانی رخ می‌دهد که حلقه‌های فنر در حالت رزونانس مرتعش می‌شوند و باعث ایجاد تنش و شکست می‌شوند.
فرمول: fs = c/(2L) که در آن c سرعت موج و L طول سیم است.

💼 کاربردها

فنر سوپاپ موتور: سرعت کارکرد ۶۰۰۰ دور در دقیقه = ۱۰۰ هرتز. فرکانس ضربه فنر: ۲۵۰ هرتز. نسبت ایمنی: ۱۰۰/۲۵۰ = ۰.۴ < 0.5 ✓ ایمن. ضریب فنر بالاتر یا تعداد سیم‌پیچ کمتر، فرکانس ضربه را افزایش می‌دهد.
ایزولاتور ارتعاش: تجهیزات ۱۴۸۰ دور در دقیقه. فنرها نباید بالا و پایین بروند. محاسبه شده: ۳۵۰۰ دور در دقیقه بحرانی. نسبت: ۱۴۸۰/۳۵۰۰ = ۰.۴۲ ✓
کاهش فشار کمپرسور: فنر در شیر، چرخه سریع ۶۰ هرتز. نوسانات برق: ۱۸۰ هرتز. ایمن است اما در فرکانس کاری ۲× و ۳× هارمونیک‌ها را بررسی کنید.

پیشگیری از نوسانات برق:

قوانین طراحی: فرکانس کاری باید باشد < 0.5 × فرکانس موج. برای کاربردهای بحرانی: <0.3 × فرکانس موج.

راه حل ها اگر خیلی نزدیک باشند: قطر سیم را افزایش دهید، قطر متوسط را کاهش دهید، تعداد کویل‌های فعال را کم کنید، از غلاف‌های میراکننده و فنرهای تو در تو استفاده کنید.

ماشین حساب سرعت بحرانی فنر (افزایشی)

منتشر شده توسط admin در اکتبر 20, 2025 اکتبر 20, 2025