Calcolatrice della velocità critica della molla
Calcola la frequenza di sovratensione e le velocità critiche per le molle elicoidali
Parametri di calcolo
Basato sulla norma ISO 13906 e sulla teoria della dinamica delle molle
Risultati dell'analisi della velocità critica
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Valutazione della frequenza di sovratensione:
Come funziona la calcolatrice
Fenomeno dell'ondata primaverile
La sovratensione della molla si verifica quando la frequenza di eccitazione corrisponde alla frequenza naturale del filo della molla, provocando vibrazioni risonanti lungo tutta la lunghezza della molla.
Calcolo della frequenza naturale
Per le molle elicoidali, la prima frequenza naturale è:
dove:
- fs — frequenza di sovratensione (Hz)
- n — numero di bobine attive
- G — modulo di taglio (Pa)
- ρ — densità del materiale (kg/m³)
Velocità critica
La velocità di rotazione critica alla quale può verificarsi un picco:
dove k è il numero armonico (tipicamente 1 per la fondamentale)
Velocità delle onde
La velocità delle onde di stress nel materiale della molla:
Indice di primavera
L'indice di primavera influenza il comportamento dell'onda di picco:
- C < 4: Difficile da produrre, forte stress
- C = 4-12: Intervallo normale per la maggior parte delle sorgenti
- C > 12: Tende ad aggrovigliarsi e deformarsi
Proprietà del materiale
| Materiale | Modulo di taglio (GPa) | Densità (kg/m³) |
|---|---|---|
| Filo musicale | 81.7 | 7850 |
| Acciaio inossidabile 302 | 69.0 | 7900 |
| Cromo Silicio | 77.2 | 7850 |
| Bronzo fosforoso | 41.4 | 8800 |
Metodi di prevenzione
- Frequenza naturale della molla di progetto > 13× frequenza operativa
- Utilizzare molle a passo variabile per interrompere la risonanza
- Aggiungere smorzamento (molle annidate, rivestimenti)
- Cambiare le dimensioni o il materiale della molla
- Utilizzare smorzatori di sovratensione o guide a molla
Effetti dell'ondata
- Rottura prematura per fatica
- Danni da impatto e collisione della bobina
- Perdita di capacità di carico
- Rumore e vibrazioni eccessivi
- Comportamento imprevedibile della molla
📘 Calcolatore della velocità critica (sovratensione primaverile)
Calcola la frequenza di picco e la velocità critica per le molle elicoidali. Il picco si verifica quando le spire della molla vibrano in risonanza, causando sollecitazioni e guasti.
Formula: fs = c/(2L) dove c = velocità dell'onda, L = lunghezza del filo.
💼 Applicazioni
- Molla valvola motore: Funzionamento a 6000 giri/min = 100 Hz. Frequenza di sovratensione della molla: 250 Hz. Rapporto di sicurezza: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Sicuro. Un indice di molla più elevato o un numero inferiore di spire aumentano la frequenza di sovratensione.
- Isolatore di vibrazioni: Attrezzatura 1480 giri/min. Le molle non devono oscillare. Calcolato: 3500 giri/min critici. Rapporto: 1480/3500 = 0,42 ✓
- Limitatore di pressione del compressore: Molla nella valvola, ciclo rapido 60 Hz. Sovratensione: 180 Hz. Sicuro, ma verificare la presenza di armoniche a frequenza operativa 2× e 3×.
Prevenzione delle sovratensioni:
Regole di progettazione: La frequenza operativa dovrebbe essere < 0,5 × frequenza di sovratensione. Per applicazioni critiche: < 0,3 × frequenza di sovratensione.
Soluzioni se troppo vicine: Aumentare il diametro del filo, diminuire il diametro medio, ridurre le bobine attive, utilizzare manicotti di smorzamento, molle annidate.
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