ابزار مهندسی رایگان
انتخاب فنر بر اساس فرکانس هدف
سختی فنر مورد نیاز را برای جرم و فرکانس طبیعی هدف مشخص محاسبه کنید. با تعیین نرخ فنر مورد نیاز، سیستمهای ایزولاسیون ارتعاش را طراحی کنید.
نتایج
سختی فنر مورد نیاز
با داشتن جرم و فرکانس طبیعی مطلوب، سختی فنر مورد نیاز از معادله فرکانس طبیعی که برای k حل شده است، بدست میآید:
- m — جرم دستگاه پشتیبانی شده (کیلوگرم)
- ف — فرکانس طبیعی هدف (هرتز)
- ک — سختی کل فنر مورد نیاز (N/m)؛ برای N/mm بر 1000 تقسیم کنید
تبدیل دور در دقیقه به هرتز
خیز استاتیکی و سختی هر فنر
کجا g = ۹.۸۱ متر بر مجذور ثانیه و k برای نتیجهی انحراف بر حسب میلیمتر، بر حسب نیوتن بر میلیمتر است.
مثال عملی
با توجه به: جرم دستگاه = ۳۰۰ کیلوگرم، فرکانس هدف = ۴ هرتز، ۴ فنر
ω = 2π × 4 = 25.13 رادیان بر ثانیه
k = 300 × (25.13)² = 300 × 631.7 = 189,510 نیوتن بر متر = ۱۸۹.۵ نیوتن بر میلیمتر
δ_static = 300 × 9.81 / 189,510 × 1000 = ۱۵.۵ میلیمتر
k در هر فنر = ۱۸۹.۵ / ۴ = ۴۷.۴ نیوتن بر میلیمتر
دور موتور معادل = ۴ × ۶۰ = ۲۴۰ دور در دقیقه
ℹ️ قانون طراحی: برای ایزولاسیون مؤثر ارتعاش، فرکانس طبیعی باید حداکثر ۱/۳ کمترین فرکانس کاری باشد. این کار حداقل ۸۷.۵٪ ایزولاسیون را تضمین میکند.
To select springs for vibration isolation, first determine the mass of the machine and the desired natural frequency of the isolation system. The natural frequency should be well below the operating frequency — typically less than 1/3 of the lowest excitation frequency.
Use the formula k = m × (2πf)² to calculate the required total spring stiffness, then divide by the number of springs to get the stiffness per spring. Verify that the static deflection is acceptable and that the springs can support the load.
For effective vibration isolation, the natural frequency should be at most 1/3 of the lowest operating frequency. For example, if a machine runs at 1500 RPM (25 Hz), the isolation system should have a natural frequency below about 8 Hz.
Lower natural frequencies provide better isolation but require softer springs and larger static deflections. Typical isolation systems target 2–8 Hz depending on the application.
The transmissibility of a vibration isolation system depends on the ratio of operating frequency to natural frequency. Isolation only begins when this ratio exceeds √2 ≈ 1.41.
At a ratio of 3 (natural frequency = 1/3 of operating), transmissibility drops to about 12.5%, meaning 87.5% of vibration is isolated. Below √2, the system actually amplifies vibrations, with the worst case at resonance (ratio = 1).
The number of springs depends on the machine size, weight distribution, and mounting configuration:
- 4 springs — most common, one at each corner for rectangular machines
- 3 springs — triangular layouts
- 6+ springs — large machines requiring distributed support
The total required stiffness is divided equally among all springs. Ensure all springs have equal stiffness to prevent tilting.
Static deflection is the amount a spring compresses under the weight of the supported mass due to gravity (δ = mg/k). It matters because:
- It determines how much the machine sinks on the springs
- It is directly related to natural frequency — larger deflection = lower frequency = better isolation
- The spring must have enough travel for static deflection plus dynamic motion
- Excessive deflection can cause stability issues
Typical isolation springs have 5–25 mm of static deflection.
روشهای شرح دادهشده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شدهاند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابلحمل برای بالانس کردن روتور در محل است.
بالانسرهای حرفهای قابل حمل، آنالیزورهای ارتعاش و سیستمهای پایش وضعیت مورد استفاده در بیش از ۵۰ کشور. طراحی سیستمهای ایزولاسیون بهینه و تأیید عملکرد در محل.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیانگذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فنهای صنعتی، سنگشکنها، سانتریفیوژها، شفتها و اسپیندلها. دستگاههای Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آنها بهعنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و بهتنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه بهعنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همینجا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تکصفحهای و دوصفحهای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرمافزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.