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Calculadora de velocidade crítica de mola

Calcular a frequência de pico e as velocidades críticas para molas helicoidais

Parâmetros de cálculo

Com base na norma ISO 13906 e na teoria da dinâmica da mola

Sistema Métrico

Sistema Imperial

Tipo de mola

Diâmetro do fio

Diâmetro médio da bobina

Número de bobinas ativas

Material de mola

Configuração do tipo final

Velocidade de operação (se estiver girando)

RPM

Condição de montagem

Resultados da Análise de Velocidade Crítica

Primeira Frequência Natural (Surge):
—

Velocidade Crítica (RPM):
—

Velocidade das ondas na primavera:
—

Índice de Primavera (C = D/d):
—

Margem de segurança:
—

Avaliação de frequência de pico:

Seguro: Operacional < 0,2 × Velocidade Crítica

Cuidado: Operando 0,2-0,5 × Velocidade Crítica

Aviso: Operando 0,5-0,8 × Velocidade Crítica

Perigo: Operando > 0,8 × Velocidade Crítica – Reprojeto necessário

Como funciona a calculadora

Fenômeno da Onda de Primavera

O surto de mola ocorre quando a frequência de excitação corresponde à frequência natural do fio da mola, causando vibrações ressonantes ao longo do comprimento da mola.

Cálculo de Frequência Natural

Para molas helicoidais, a primeira frequência natural é:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

onde:

fs — frequência de pico (Hz)
n — número de bobinas ativas
G — módulo de cisalhamento (Pa)
ρ — densidade do material (kg/m³)

Velocidade Crítica

A velocidade de rotação crítica onde pode ocorrer surto:

Nc = 60 × fs / k

onde k é o número harmônico (tipicamente 1 para fundamental)

Velocidade da onda

A velocidade das ondas de tensão no material da mola:

c = √(G/ρ)

Índice de Primavera

O índice de primavera afeta o comportamento do surto:

C < 4: Difícil de fabricar, alto estresse
C = 4-12: Faixa normal para a maioria das molas
C > 12: Propenso a emaranhamento e encurvamento

Propriedades do material

Material	Módulo de cisalhamento (GPa)	Densidade (kg/m³)
Fio de música	81.7	7850
Aço inoxidável 302	69.0	7900
Silício Cromado	77.2	7850
Bronze de fósforo	41.4	8800

Métodos de prevenção

Frequência natural da mola de projeto > 13× frequência operacional
Use molas de passo variável para quebrar a ressonância
Adicionar amortecimento (molas aninhadas, revestimentos)
Alterar dimensões ou material da mola
Use amortecedores de surto ou guias de mola

Efeitos do Surging

Falha prematura por fadiga
Choque de bobina e danos por impacto
Perda de capacidade de carga
Ruído e vibração excessivos
Comportamento imprevisível da primavera

📘 Calculadora de Velocidade Crítica (Spring Surge)

Calcula a frequência de surto e a velocidade crítica para molas helicoidais. O surto ocorre quando as espiras da mola vibram em ressonância, causando estresse e falha.
Fórmula: fs = c/(2L) onde c = velocidade da onda, L = comprimento do fio.

💼 Aplicações

Mola da válvula do motor: Operação 6000 RPM = 100 Hz. Frequência de surto da mola: 250 Hz. Relação de segurança: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Seguro. Índice de mola mais alto ou menos espiras aumentam a frequência de picos.
Isolador de vibração: Equipamento 1480 RPM. As molas não devem oscilar. Calculado: 3500 RPM crítico. Relação: 1480/3500 = 0,42 ✓
Alívio de pressão do compressor: Mola na válvula, ciclo rápido de 60 Hz. Surto: 180 Hz. Seguro, mas verifique se há harmônicos nas frequências de operação 2× e 3×.

Prevenção de surtos:

Regras de design: A frequência de operação deve ser < 0,5 × frequência de pico. Para aplicações críticas: < 0,3 × frequência de pico.

Soluções se estiver muito próximo: Aumente o diâmetro do fio, diminua o diâmetro médio, reduza as bobinas ativas, use luvas de amortecimento e molas aninhadas.

Calculadora de Velocidade Crítica de Mola (Surgimento)

Publicado por admin em Outubro 20, 2025 Outubro 20, 2025