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ばねの臨界速度計算機

コイルばねのサージ周波数と臨界速度を計算する

計算パラメータ

ISO 13906とバネ力学理論に基づく

メートル法

帝国制度

スプリングタイプ

線径

平均コイル径

アクティブコイルの数

スプリング素材

エンドタイプの構成

動作速度（回転する場合）

回転数

取り付け条件

臨界速度解析結果

第1固有振動数（サージ）:
—

臨界速度（RPM）：
—

春の波の速度：
—

スプリングインデックス（C = D/d）：
—

安全マージン:
—

サージ頻度評価:

安全： オペレーティング < 0.2 × 危険速度

注意： 動作速度 0.2～0.5 × 危険速度

警告： 動作速度 0.5～0.8 × 危険速度

危険： 動作速度 > 0.8 × 危険速度 – 再設計が必要

計算機の仕組み

春の高潮現象

スプリングサージは、励起周波数がスプリングワイヤの固有周波数と一致したときに発生し、スプリングの長さに沿って共振振動を引き起こします。

固有振動数計算

らせんばねの場合、最初の固有振動数は次のとおりです。

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

どこだ？

フェス — サージ周波数（Hz）
n — アクティブコイルの数
G — せん断弾性率（Pa）
ρ — 材料密度（kg/m³）

臨界速度

サージが発生する可能性のある臨界回転速度：

Nc = 60 × fs / k

ここでkは高調波の次数（基本波の場合は通常1）である。

波の速度

バネ材料における応力波の速度：

c = √(G/ρ)

春のインデックス

スプリングインデックスはサージの挙動に影響します。

C < 4: 製造が難しく、ストレスが高い
C = 4-12: ほとんどのスプリングの正常範囲
C > 12: 絡まりや折れ曲がりが発生しやすい

材料特性

材料	せん断弾性率（GPa）	密度（kg/m³）
ミュージックワイヤー	81.7	7850
ステンレス302	69.0	7900
クロムシリコン	77.2	7850
リン青銅	41.4	8800

予防方法

設計ばね固有振動数 > 動作振動数の13倍
可変ピッチスプリングを使用して共鳴を分散させる
減衰を追加する（ネストされたスプリング、コーティング）
スプリングの寸法や材質を変更する
サージダンパーまたはスプリングガイドを使用する

サージングの影響

早期疲労破壊
コイルの衝突と衝撃による損傷
積載能力の低下
過度の騒音と振動
予測不可能なスプリングの挙動

📘 臨界速度計算機（スプリングサージ）

コイルばねのサージ周波数と危険速度を計算します。サージは、コイルばねが共振状態で振動すると発生し、応力と破損を引き起こします。
式: fs = c/(2L)、ここで c = 波の速度、L = ワイヤの長さ。

💼 アプリケーション

エンジンバルブスプリング： 動作回転数：6000 RPM = 100 Hz。スプリングサージ周波数：250 Hz。安全率：100/250 = 0.4 < 0.5 ✓ 安全。スプリングインデックスが高い、またはコイル数が少ないと、サージ周波数が高くなります。
振動アイソレーター: 機器回転速度1480 RPM。スプリングはサージしてはならない。計算値：3500 RPMが限界。比率：1480/3500 = 0.42 ✓
コンプレッサー圧力リリーフ: スプリングインバルブ、高速60Hzサイクル。サージ：180Hz。安全ですが、動作周波数の2倍および3倍の高調波を確認してください。

サージ防止:

デザインルール: 動作周波数は < 0.5 × サージ周波数。重要なアプリケーションの場合： < 0.3 × サージ周波数。

近すぎる場合の解決策: ワイヤの直径を大きくし、平均直径を小さくし、アクティブコイルを減らし、ダンピングスリーブやネストされたスプリングを使用します。

ばねの臨界速度（サージング）計算機

admin が 10月 20, 2025 10月 20, 2025 に投稿