Brezplačno inženirsko orodje
Izbira vzmeti glede na ciljno frekvenco
Izračunajte zahtevano togost vzmeti za dano maso in ciljno naravno frekvenco. Zasnujte sisteme za izolacijo vibracij z določitvijo potrebne togosti vzmeti.
Rezultati
Zahtevana togost vzmeti
Glede na maso in želeno naravno frekvenco se zahtevana togost vzmeti izračuna iz enačbe naravne frekvence, rešene za k:
- m — masa podprtega stroja (kg)
- f — ciljna naravna frekvenca (Hz)
- k — zahtevana skupna togost vzmeti (N/m); delimo s 1000 za N/mm
Pretvorba vrtljajev na minuto v Hz
Statični upogib in togost na vzmet
Kje g = 9.81 m/s², k pa je v N/mm za rezultat povesa v mm.
Praktični primer
Dano: Masa stroja = 300 kg, Ciljna frekvenca = 4 Hz, 4 vzmeti
ω = 2π × 4 = 25,13 rad/s
k = 300 × (25,13)² = 300 × 631,7 = 189.510 N/m = 189,5 N/mm
δ_statika = 300 × 9,81 / 189.510 × 1000 = 15,5 mm
k na vzmet = 189,5 / 4 = 47,4 N/mm
Ekvivalent vrtljajev na minuto = 4 × 60 = 240 vrtljajev na minuto
ℹ️ Pravilo oblikovanja: Za učinkovito izolacijo vibracij mora biti naravna frekvenca največ 1/3 najnižje delovne frekvence. To zagotavlja vsaj 87,5 % izolacije.
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.
Postopki, opisani na tej strani, so bili razviti in terensko preizkušeni s strani ekipe Vibromera z uporabo naprave Balanset-1A, prenosnega dvokanalnega uravnoteževalnika in analizatorja vibracij za uravnoteženje rotorjev na mestu uporabe.
Profesionalni prenosni uravnoteževalniki, analizatorji vibracij in sistemi za spremljanje stanja, ki se uporabljajo v več kot 50 državah. Zasnujte optimalne izolacijske sisteme in preverite delovanje na kraju samem.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženir vibracijske analize ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Vibromera. Že več kot 15 let uravnotežuje vrtečo se opremo na terenu, in ne na preizkuševališču: mulčerje, industrijske ventilatorje, drobilnike, centrifuge, gredi in vretena. Prav iz tega dela so nastali instrumenti Balanset — zasnovani so bili kot orodje, ki ga strokovnjak lahko prinese do stroja in ga uporabi sam, na mestu samem, ne pa kot laboratorijska oprema. Vibromera je bila ustanovljena leta 2017, od leta 2023 pa ima sedež v Portu na Portugalskem. Tu potekajo razvoj, sestavljanje in podpora za linijo Balanset. Vodilni instrument je Balanset-1A, prenosni analizator za enoravninsko in dvoravninsko uravnoteženje ter za vibracijsko diagnostiko. Nikolai osebno sodeluje pri podpori strankam, pri reševanju zahtevnih primerov uravnoteženja in pri razvoju programske opreme. S strankami dela po vsem svetu, v katerem koli jeziku.
