Tillbaka till listan över kalkylatorer

Kalkylator för kritisk hastighet på våren

Beräkna stötfrekvens och kritiska hastigheter för spiralfjädrar

Beräkningsparametrar

Baserat på ISO 13906 och fjäderdynamikteori

Metriska systemet

Imperialsystemet

Fjädertyp

Tråddiameter

Medelspiraldiameter

Antal aktiva spolar

Fjädermaterial

Sluttypkonfiguration

Driftshastighet (vid rotation)

varvtal

Monteringsförhållanden

Resultat av kritisk hastighetsanalys

Första naturliga frekvensen (strålning):
—

Kritisk hastighet (RPM):
—

Våghastighet på våren:
—

Fjäderindex (C = D/d):
—

Säkerhetsmarginal:
—

Bedömning av överspänningsfrekvens:

Säker: Drift < 0,2 × kritisk hastighet

Försiktighet: Driftshastighet 0,2–0,5 × kritisk hastighet

Varning: Driftshastighet 0,5–0,8 × kritisk hastighet

Fara: Drift > 0,8 × kritisk hastighet – Omdesign krävs

Hur kalkylatorn fungerar

Vårflodsfenomen

Fjäderstöt uppstår när excitationsfrekvensen matchar fjädertrådens naturliga frekvens, vilket orsakar resonanta vibrationer längs fjäderns längd.

Beräkning av naturlig frekvens

För spiralfjädrar är den första naturliga frekvensen:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

var:

fs — överspänningsfrekvens (Hz)
n — antal aktiva spolar
G — skjuvmodul (Pa)
ρ — materialdensitet (kg/m³)

Kritisk hastighet

Den kritiska rotationshastigheten där spänningsstötar kan uppstå:

Nc = 60 × fs / k

där k är det harmoniska talet (vanligtvis 1 för grundtonen)

Våghastighet

Spänningsvågornas hastighet i fjädermaterialet:

c = √(G/ρ)

Vårindex

Fjäderindexet påverkar svallningsbeteendet:

C < 4: Svår att tillverka, hög stress
C = 4-12: Normalt intervall för de flesta fjädrar
C > 12: Benägen att trassla sig och böja sig

Materialegenskaper

Material	Skjuvmodul (GPa)	Densitet (kg/m³)
Musiktråd	81.7	7850
Rostfritt stål 302	69.0	7900
Kromkisel	77.2	7850
Fosforbrons	41.4	8800

Förebyggande metoder

Dimensionerande fjäderns egenfrekvens > 13× driftsfrekvens
Använd fjädrar med variabel stigning för att bryta upp resonans
Lägg till dämpning (kapslade fjädrar, beläggningar)
Ändra fjäderdimensioner eller material
Använd överspänningsdämpare eller fjäderstyrningar

Effekter av svallvågor

För tidig utmattningsfel
Spolkollision och stötskador
Förlust av lastkapacitet
Överdrivet buller och vibrationer
Oförutsägbart vårbeteende

📘 Kritisk hastighetskalkylator (Spring Surge)

Beräknar stötfrekvens och kritisk hastighet för spiralfjädrar. Stöt uppstår när fjäderspiralerna vibrerar vid resonans, vilket orsakar spänningar och fel.
Formel: fs = c/(2L) där c = våghastighet, L = trådlängd.

💼 Applikationer

Motorventilfjäder: Drift 6000 varv/min = 100 Hz. Fjädertryckfrekvens: 250 Hz. Säkerhetsförhållande: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Säker. Högre fjäderindex eller färre spiraler ökar stötfrekvensen.
Vibrationsisolator: Utrustning 1480 varv/min. Fjädrarna får inte sväva. Beräknat: 3500 varv/min kritiskt. Utväxling: 1480/3500 = 0,42 ✓
Kompressorns tryckavlastning: Fjäder i ventilen, snabb cykling 60 Hz. Stöt: 180 Hz. Säker men kontrollera för övertoner vid 2× och 3× driftsfrekvens.

Överspänningsskydd:

Designregler: Driftsfrekvensen bör vara < 0,5 × överspänningsfrekvens. För kritiska tillämpningar: < 0,3 × överspänningsfrekvens.

Lösningar om det är för nära: Öka tråddiametern, minska medeldiametern, minska aktiva spolar, använd dämpningshylsor, kapslade fjädrar.

Kalkylator för kritisk fjäderhastighet (våghöjning)

Publicerad av admin på oktober 20, 2025 oktober 20, 2025