Бесплатан инжењерски алат
Избор опруге према циљној фреквенцији
Израчунајте потребну крутост опруге за дату масу и циљну природну фреквенцију. Пројектујте системе за изолацију вибрација одређивањем потребне чврстоће опруге.
Резултати
Потребна крутост опруге
Дата је маса и жељена природна фреквенција, потребна крутост опруге се изводи из једначине природне фреквенције решене за k:
- m — маса подржане машине (кг)
- ф — циљна природна фреквенција (Hz)
- к — потребна укупна крутост опруге (N/m); поделити са 1000 за N/mm
Конверзија RPM-а у Hz
Статички угиб и крутост по опрузи
Где g = 9,81 m/s² и k је у N/mm за резултат угиба у mm.
Практични пример
Дато: Маса машине = 300 кг, Циљна фреквенција = 4 Hz, 4 опруге
ω = 2π × 4 = 25,13 рад/с
k = 300 × (25,13)² = 300 × 631,7 = 189,510 Н/м = 189,5 Н/мм
δ_статички = 300 × 9,81 / 189.510 × 1000 = 15,5 мм
k по опрузи = 189,5 / 4 = 47,4 Н/мм
Еквивалентни број обртаја у минути = 4 × 60 = 240 обртаја у минути
ℹ️ Правило дизајна: За ефикасну изолацију вибрација, природна фреквенција треба да буде највише 1/3 најниже радне фреквенције. Ово обезбеђује изолацију од најмање 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.
Поступци описани на овој страници развила је и теренски тестирала екипа Vibromera уз помоћ уређаја Balanset-1A, преносивог двоканалног балансера и анализатора вибрација за балансирање ротора на лицу места.
Професионални преносиви балансери, анализатори вибрација и системи за праћење стања који се користе у преко 50 земаља. Пројектујте оптималне системе изолације и проверите перформансе на лицу места.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko је инжењер анализе вибрација, оснивач и извршни директор компаније Vibromera. Више од 15 година балансира ротациону опрему на терену, а не на испитном столу: малчере, индустријске вентилаторе, дробилице, центрифуге, вратила и вретена. Управо је из тог рада настала серија инструмената Balanset — осмишљени су као алат који стручњак може да понесе до машине и да њиме ради сам, на лицу места, а не као лабораторијска опрема. Vibromera је основана 2017. године, а од 2023. седиште јој је у Порту, у Португалу. Овде се одвијају развој, склапање и подршка за линију Balanset. Водећи инструмент је Balanset-1A, преносиви анализатор за балансирање у једној и две равни и за дијагностику вибрација. Nikolai лично учествује у подршци корисницима, у решавању сложених случајева балансирања и у развоју софтвера. Ради са корисницима широм света, на било ком језику.
