חזרה לרשימת המחשבונים

מחשבון מהירות קריטית באביב

חישוב תדירות נחשולי מתח ומהירויות קריטיות עבור קפיצי סליל

פרמטרי חישוב

מבוסס על תקן ISO 13906 ותורת הדינמיקה של הקפיצים

מערכת מטרית

מערכת אימפריאלית

סוג קפיץ

קוטר חוט

קוטר סליל ממוצע

מספר הסלילים הפעילים

חומר קפיץ

תצורת סוג סיום

מהירות פעולה (אם מסתובבת)

סל"ד

תנאי הרכבה

תוצאות ניתוח מהירות קריטית

תדר טבעי ראשון (נחשול):
—

מהירות קריטית (סל"ד):
—

מהירות גלים באביב:
—

מדד אביב (C = D/d):
—

מרווח בטיחות:
—

הערכת תדירות נחשולי מתח:

כַּסֶפֶת: הפעלה < 0.2 × מהירות קריטית

זְהִירוּת: מהירות קריטית של 0.2-0.5 × בפעולה

אַזהָרָה: מהירות קריטית של 0.5-0.8 × בפעולה

סַכָּנָה: פעולה > 0.8 × מהירות קריטית – נדרש תכנון מחדש

איך המחשבון עובד

תופעת נחשולי האביב

נחשול קפיץ מתרחש כאשר תדר העירור תואם את התדר הטבעי של חוט הקפיץ, וגורם לתנודות תהודה לאורך הקפיץ.

חישוב תדר טבעי

עבור קפיצים סליליים, התדירות הטבעית הראשונה היא:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

איפה:

פ.ס. — תדר נחשול (הרץ)
n — מספר סלילים פעילים
ג' — מודול גזירה (Pa)
ρ — צפיפות החומר (ק"ג/מ"ק)

מהירות קריטית

מהירות הסיבוב הקריטית שבה עשויה להתרחש נחשול:

Nc = 60 × fs / k

כאשר k הוא המספר ההרמוני (בדרך כלל 1 עבור המספר הבסיסי)

מהירות גל

מהירות גלי המאמץ בחומר הקפיץ:

c = √(G/ρ)

מדד האביב

מדד הקפיץ משפיע על התנהגות הנחשולים:

ג < 4: קשה לייצר, מתח גבוה
ג = 4-12: טווח תקין עבור רוב הקפיצים
ג > 12: נוטה להסתבכות ולהתקפלות

תכונות חומר

חוֹמֶר	מודול גזירה (GPa)	צפיפות (ק"ג/מ"ק)
חוט מוזיקה	81.7	7850
נירוסטה 302	69.0	7900
כרום סיליקון	77.2	7850
ברונזה זרחנית	41.4	8800

שיטות מניעה

תדר טבעי של קפיץ עיצובי > 13× תדר פעולה
השתמש בקפיצי גובה משתנה כדי לשבור תהודה
הוסף שיכוך (קפיצים מקוננים, ציפויים)
שינוי מידות או חומר הקפיץ
השתמשו במבולמי נחשולי מתח או במדריכי קפיצים

השפעות של גלים

כשל עייפות מוקדמת
התנגשות סליל ונזקי פגיעה
אובדן כושר העמסה
רעש ורעידות מוגזמות
התנהגות אביב בלתי צפויה

📘 מחשבון מהירות קריטית (נחשול אביב)

מחשב את תדירות הנחשולים והמהירות הקריטית עבור קפיצי סליל. נחשול מתרחש כאשר סלילי הקפיץ רוטטים בתהודה, וגורם למאמץ ולכשל.
נוסחה: fs = c/(2L) כאשר c = מהירות הגל, L = אורך החוט.

💼 יישומים

קפיץ שסתום מנוע: פעולה 6000 סל"ד = 100 הרץ. תדר נחשול קפיץ: 250 הרץ. יחס בטיחות: 100/250 = 0.4 < 0.5 ✓ בטוח. מדד קפיץ גבוה יותר או פחות סלילים מגבירים את תדירות הנחשולים.
מבודד רעידות: ציוד 1480 סל"ד. אסור לקפיצים להתגבר. מחושב: 3500 סל"ד קריטי. יחס: 1480/3500 = 0.42 ✓
הקלה בלחץ המדחס: קפיץ בשסתום, מחזורי זרם מהירים 60 הרץ. נחשול: 180 הרץ. בטוח אך יש לבדוק הרמוניות בתדר פעולה כפול 2 ו-3.

מניעת נחשולי מתח:

כללי עיצוב: תדירות הפעולה צריכה להיות < 0.5 × תדירות נחשולי מתח. עבור יישומים קריטיים: < 0.3 × תדירות נחשולי מתח.

פתרונות אם קרובים מדי: הגדלת קוטר החוט, הקטנת הקוטר הממוצע, הפחתת סלילים פעילים, שימוש בשרוולי בולם זעזועים, קפיצים מקוננים.

מחשבון מהירות קריטית (נחשול) לקפיץ

פורסם על ידי admin ב-אוקטובר 20, 2025 אוקטובר 20, 2025