Kalkulator kritične hitrosti vzmeti
Izračunajte frekvenco sunkov in kritične hitrosti za vijačne vzmeti
Parametri izračuna
Na podlagi standarda ISO 13906 in teorije dinamike vzmeti
Rezultati analize kritične hitrosti
Ocena frekvence prenapetosti:
Kako deluje kalkulator
Pojav spomladanskega vala
Do vzmetnega sunka pride, ko se vzbujevalna frekvenca ujema z naravno frekvenco vzmetne žice, kar povzroči resonančne vibracije vzdolž dolžine vzmeti.
Izračun naravne frekvence
Za vijačne vzmeti je prva naravna frekvenca:
kjer:
- fs — frekvenca sunka (Hz)
- n — število aktivnih tuljav
- G — strižni modul (Pa)
- ρ — gostota materiala (kg/m³)
Kritična hitrost
Kritična vrtilna hitrost, pri kateri lahko pride do sunka:
kjer je k harmonsko število (običajno 1 za osnovni ton)
Hitrost valov
Hitrost napetostnih valov v vzmetnem materialu:
Pomladni indeks
Vzmetni indeks vpliva na vedenje valovanja:
- C < 4: Težka izdelava, visoka napetost
- C = 4–12: Normalno območje za večino vzmeti
- C > 12: Nagnjeni k zapletanju in upogibanju
Lastnosti materiala
| Material | Strižni modul (GPa) | Gostota (kg/m³) |
|---|---|---|
| Glasbena žica | 81.7 | 7850 |
| Nerjaveče jeklo 302 | 69.0 | 7900 |
| Kromirani silicij | 77.2 | 7850 |
| Fosforjev bron | 41.4 | 8800 |
Metode preprečevanja
- Naravna frekvenca projektne vzmeti > 13 × delovna frekvenca
- Za prekinitev resonance uporabite vzmeti s spremenljivim korakom
- Dodajte blaženje (vgnezdene vzmeti, premazi)
- Spremenite dimenzije ali material vzmeti
- Uporabite blažilnike prenapetosti ali vzmetne vodila
Učinki naraščanja
- Prezgodnja utrujenost
- Trk tuljave in poškodbe zaradi udarca
- Izguba nosilnosti
- Prekomerni hrup in vibracije
- Nepredvidljivo spomladansko vedenje
📘 Kalkulator kritične hitrosti (vzmetni prenapetost)
Izračuna frekvenco sunkov in kritično hitrost za vijačne vzmeti. Sunek se pojavi, ko vzmetne tuljave vibrirajo pri resonanci, kar povzroči napetost in porušitev. Formula: fs = c/(2L), kjer je c = hitrost valovanja, L = dolžina žice.
💼 Aplikacije
- Vzmet ventila motorja: Delovanje 6000 vrt/min = 100 Hz. Frekvenca sunka vzmeti: 250 Hz. Varnostno razmerje: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Varno. Višji indeks vzmeti ali manjše število tuljav poveča frekvenco prenapetosti.
- Izolator vibracij: Oprema 1480 vrt/min. Vzmeti se ne smejo dvigovati. Izračunano: kritično 3500 vrt/min. Prestavno razmerje: 1480/3500 = 0,42 ✓
- Zmanjšanje tlaka kompresorja: Vzmet v ventilu, hitro preklapljanje 60 Hz. Prenapetostni sunek: 180 Hz. Varno, vendar preverite harmonike pri 2× in 3× delovni frekvenci.
Preprečevanje prenapetosti:
Pravila oblikovanja: Delovna frekvenca mora biti < 0,5 × frekvenca prenapetosti. Za kritične aplikacije: < 0,3 × frekvenca prenapetosti.
Rešitve, če so preblizu: Povečajte premer žice, zmanjšajte srednji premer, zmanjšajte število aktivnih tuljav, uporabite dušilne tulce, vgnezdene vzmeti.