Gratis tekniskt verktyg
Fjäderval efter målfrekvens
Beräkna den erforderliga fjäderstyvheten för en given massa och önskad egenfrekvens. Konstruera vibrationsisoleringssystem genom att bestämma den erforderliga fjäderkonstanten.
Resultat
Nödvändig fjäderstyvhet
Givet en massa och en önskad egenfrekvens härleds den erforderliga fjäderstyvheten från egenfrekvensekvationen löst för k:
- m — den uppburna maskinens massa (kg)
- f — önskad egenfrekvens (Hz)
- k — erforderlig total fjäderstyvhet (N/m); dividera med 1000 för N/mm
Omvandling av varv/min till Hz
Statisk nedböjning & styvhet per fjäder
Där g = 9,81 m/s² och k är i N/mm för nedböjningsresultatet i mm.
Praktiskt exempel
Givetvis: Maskinvikt = 300 kg, Målfrekvens = 4 Hz, 4 fjädrar
ω = 2π × 4 = 25,13 rad/s
k = 300 × (25,13)² = 300 × 631,7 = 189 510 N/m = 189,5 N/mm
δ_statisk = 300 × 9,81 / 189 510 × 1000 = 15,5 mm
k per fjäder = 189,5 / 4 = 47,4 N/mm
Ekvivalent varvtal = 4 × 60 = 240 varv/min
ℹ️ Designregel: För effektiv vibrationsisolering bör egenfrekvensen vara högst 1/3 av den lägsta driftsfrekvensen. Detta säkerställer minst 87,5 % isolering.
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.
Procedurerna som beskrivs på den här sidan utvecklades och fälttestades av Vibromera-teamet med hjälp av Balanset-1A, en bärbar tvåkanalig balanserare och vibrationsanalysator för rotorbalansering på plats.
Professionella bärbara balanserare, vibrationsanalysatorer och tillståndsövervakningssystem som används i fler än 50 länder. Utforma optimala isoleringssystem och verifiera prestanda på plats.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko är vibrationsanalysingenjör samt grundare och vd för Vibromera. I mer än 15 år har han balanserat roterande utrustning ute i fält i stället för i en provbänk: slaghackar, industrifläktar, krossar, centrifuger, axlar och spindlar. Det är ur det arbetet Balanset-instrumenten har vuxit fram — de utformades som ett verktyg som en specialist kan bära med sig till maskinen och använda på egen hand på plats, inte som laboratorieutrustning. Vibromera grundades 2017 och har sedan 2023 sin bas i Porto i Portugal. Utveckling, montering och support av Balanset-serien sker här. Flaggskeppet är Balanset-1A, en bärbar analysator för balansering i ett och två plan och för vibrationsdiagnostik. Nikolai deltar personligen i kundsupporten, i arbetet med svåra balanseringsfall och i utvecklingen av programvaran. Han arbetar med kunder över hela världen, på vilket språk som helst.
