Instrument de inginerie gratuit
Selecția arcului în funcție de frecvența țintă
Calculați rigiditatea necesară a arcului pentru o masă dată și o frecvență naturală țintă. Proiectați sisteme de izolare a vibrațiilor prin determinarea ratei de elasticitate necesare.
Rezultate
Rigiditatea necesară a arcului
Având în vedere o masă și o frecvență naturală dorită, rigiditatea necesară a arcului este derivată din ecuația frecvenței naturale rezolvată pentru k:
- m — masa mașinii susținute (kg)
- f — frecvența naturală țintă (Hz)
- k — rigiditatea totală necesară a arcului (N/m); împărțiți la 1000 pentru N/mm
Conversie RPM în Hz
Deformare statică & rigiditate per arc
Unde g = 9,81 m/s² și k este în N/mm pentru rezultatul deformării în mm.
Exemplu practic
Dat: Masa mașinii = 300 kg, Frecvență țintă = 4 Hz, 4 arcuri
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 pe arc = 189,5 / 4 = 47,4 N/mm
Turație echivalentă = 4 × 60 = 240 RPM
ℹ️ Regulă de design: Pentru o izolare eficientă a vibrațiilor, frecvența naturală ar trebui să fie cel mult 1/3 din cea mai mică frecvență de funcționare. Aceasta asigură o izolație de cel puțin 87,5%.
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.
Procedurile descrise în această pagină au fost dezvoltate și testate pe teren de echipa Vibromera cu ajutorul Balanset-1A, un balansor portabil cu două canale și analizor de vibrații pentru echilibrarea rotoarelor la fața locului.
Echilibratoare portabile profesionale, analizoare de vibrații și sisteme de monitorizare a stării, utilizate în peste 50 de țări. Proiectați sisteme de izolare optime și verificați performanța la fața locului.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko este inginer în analiza vibrațiilor, fondator și director general al Vibromera. De peste 15 ani echilibrează echipamente rotative pe teren, nu pe un stand de probă: tocătoare, ventilatoare industriale, concasoare, centrifuge, arbori și axe portsculă. Din această muncă s-au născut instrumentele Balanset — au fost concepute ca o unealtă pe care specialistul o poate duce la mașină și o poate folosi singur, la fața locului, nu ca echipament de laborator. Vibromera a fost fondată în 2017 și, din 2023, are sediul în Porto, Portugalia. Aici au loc dezvoltarea, asamblarea și asistența pentru gama Balanset. Instrumentul de vârf este Balanset-1A, un analizor portabil pentru echilibrarea într-un plan și în două plane și pentru diagnosticarea vibrațiilor. Nikolai se implică personal în asistența pentru clienți, în rezolvarea cazurilor dificile de echilibrare și în dezvoltarea software-ului. Lucrează cu clienți din întreaga lume, în orice limbă.
