Besplatni inženjerski alat
Odabir opruge prema ciljanoj frekvenciji
Izračunajte potrebnu krutost opruge za zadanu masu i ciljanu prirodnu frekvenciju. Projektirajte sustave za izolaciju vibracija određivanjem potrebne krutosti opruge.
Rezultati
Potrebna krutost opruge
S obzirom na masu i željenu prirodnu frekvenciju, potrebna krutost opruge izvedena je iz jednadžbe prirodne frekvencije riješene za k:
- m — masa poduprtog stroja (kg)
- f — ciljana prirodna frekvencija (Hz)
- k — potrebna ukupna krutost opruge (N/m); podijeliti s 1000 za N/mm
Pretvorba okretaja u Hz
Statički otklon i krutost po opruzi
Gdje g = 9,81 m/s², a k je u N/mm za rezultat otklona u mm.
Praktični primjer
Dano: Masa stroja = 300 kg, Ciljana frekvencija = 4 Hz, 4 opruge
ω = 2π × 4 = 25,13 rad/s
k = 300 × (25,13)² = 300 × 631,7 = 189 510 N/m = 189,5 N/mm
δ_static = 300 × 9,81 / 189 510 × 1000 = 15,5 mm
k po opruzi = 189,5 / 4 = 47,4 N/mm
Ekvivalentni broj okretaja u minuti = 4 × 60 = 240 okretaja u minuti
ℹ️ Pravilo dizajna: Za učinkovitu izolaciju vibracija, prirodna frekvencija treba biti najviše 1/3 najniže radne frekvencije. To osigurava najmanje 87,5% izolacije.
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.
Postupke opisane na ovoj stranici razvio je i terenski testirao tim Vibromera koristeći Balanset-1A, prijenosni dvokanalni balanser i analizator vibracija za balansiranje rotora na terenu.
Profesionalni prijenosni balanseri, analizatori vibracija i sustavi za praćenje stanja koji se koriste u više od 50 zemalja. Projektirajte optimalne izolacijske sustave i provjerite performanse na licu mjesta.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko inženjer je analize vibracija te osnivač i izvršni direktor tvrtke Vibromera. Više od 15 godina balansira rotacijsku opremu na terenu, a ne na ispitnom stolu: malčere, industrijske ventilatore, drobilice, centrifuge, vratila i vretena. Upravo je iz tog rada nastala oprema Balanset — osmišljena je kao alat koji stručnjak može ponijeti do stroja i sam njime raditi na licu mjesta, a ne kao laboratorijska oprema. Vibromera je osnovana 2017. godine, a od 2023. sjedište joj je u Portu u Portugalu. Ovdje se odvijaju razvoj, sklapanje i podrška za liniju Balanset. Vodeći instrument je Balanset-1A, prijenosni analizator za balansiranje u jednoj i dvije ravnine te za dijagnostiku vibracija. Nikolai je osobno uključen u podršku korisnicima, u rješavanje složenih slučajeva balansiranja i u razvoj programske podrške. Radi s korisnicima diljem svijeta, na bilo kojem jeziku.
