เครื่องคำนวณความเร็ววิกฤตของสปริง
คำนวณความถี่ของคลื่นกระชากและความเร็ววิกฤตสำหรับสปริงเกลียว
พารามิเตอร์การคำนวณ
อ้างอิงจาก ISO 13906 และทฤษฎีไดนามิกของสปริง
ผลการวิเคราะห์ความเร็ววิกฤต
-
-
-
-
-
การประเมินความถี่ไฟกระชาก:
เครื่องคิดเลขทำงานอย่างไร
ปรากฏการณ์สปริงเซิร์จ
คลื่นสปริงจะเกิดขึ้นเมื่อความถี่ของการกระตุ้นตรงกับความถี่ธรรมชาติของลวดสปริง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบเรโซแนนซ์ตามความยาวสปริง
การคำนวณความถี่ธรรมชาติ
สำหรับสปริงเกลียว ความถี่ธรรมชาติแรกคือ:
where:
- เอฟเอส — ความถี่ไฟกระชาก (Hz)
- n — จำนวนคอยล์ที่ใช้งาน
- จี — โมดูลัสเฉือน (Pa)
- ρ — ความหนาแน่นของวัสดุ (กก./ม.)
ความเร็ววิกฤต
ความเร็วรอบวิกฤตที่อาจเกิดการกระชากได้:
โดยที่ k คือเลขฮาร์มอนิก (โดยทั่วไปคือ 1 สำหรับเลขพื้นฐาน)
ความเร็วคลื่น
ความเร็วของคลื่นความเค้นในวัสดุสปริง:
ดัชนีฤดูใบไม้ผลิ
ดัชนีสปริงมีผลต่อพฤติกรรมการกระชาก:
- ซี < 4: ผลิตยาก เครียดสูง
- ซี = 4-12: ช่วงปกติสำหรับสปริงส่วนใหญ่
- ซี > 12: มีแนวโน้มที่จะพันกันและบิดเบี้ยว
คุณสมบัติของวัสดุ
วัสดุ | โมดูลัสเฉือน (GPa) | ความหนาแน่น (กก./ม.) |
---|---|---|
มิวสิคไวร์ | 81.7 | 7850 |
สแตนเลส 302 | 69.0 | 7900 |
โครเมียมซิลิคอน | 77.2 | 7850 |
ฟอสเฟอร์บรอนซ์ | 41.4 | 8800 |
วิธีการป้องกัน
- การออกแบบสปริงความถี่ธรรมชาติ > 13× ความถี่ในการทำงาน
- ใช้สปริงปรับระดับเสียงเพื่อทำลายเสียงสะท้อน
- เพิ่มการหน่วง (สปริงซ้อน, การเคลือบ)
- เปลี่ยนขนาดหรือวัสดุสปริง
- ใช้ตัวลดไฟกระชากหรือตัวนำสปริง
ผลกระทบจากการพุ่งพล่าน
- ความล้มเหลวจากความเหนื่อยล้าก่อนวัยอันควร
- คอยล์กระทบและเกิดความเสียหาย
- การสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนัก
- เสียงดังและการสั่นสะเทือนมากเกินไป
- พฤติกรรมฤดูใบไม้ผลิที่คาดเดาไม่ได้
📘 เครื่องคำนวณความเร็ววิกฤต (Spring Surge)
คำนวณความถี่ของไฟกระชากและความเร็ววิกฤตสำหรับสปริงเกลียว ไฟกระชากเกิดขึ้นเมื่อขดลวดสปริงสั่นสะเทือนที่ระดับเรโซแนนซ์ ทำให้เกิดแรงเค้นและความล้มเหลว
สูตร: fs = c/(2L) โดยที่ c = ความเร็วคลื่น, L = ความยาวสาย
💼 แอปพลิเคชัน
- สปริงวาล์วเครื่องยนต์: ความเร็วรอบการทำงาน 6,000 รอบต่อนาที = 100 เฮิรตซ์ ความถี่สปริงกระชาก: 250 เฮิรตซ์ อัตราส่วนความปลอดภัย: 100/250 = 0.4 < 0.5 ✓ ปลอดภัย ดัชนีสปริงที่สูงขึ้นหรือขดลวดที่น้อยลงจะเพิ่มความถี่ของไฟกระชาก
- ตัวแยกการสั่นสะเทือน: อุปกรณ์ 1480 รอบต่อนาที สปริงต้องไม่กระเพื่อม คำนวณ: 3500 รอบต่อนาทีวิกฤต อัตราส่วน: 1480/3500 = 0.42 ✓
- การระบายแรงดันคอมเพรสเซอร์: สปริงในวาล์ว วงจรหมุนเร็ว 60 เฮิรตซ์ แรงดันไฟกระชาก: 180 เฮิรตซ์ ปลอดภัย แต่ควรตรวจสอบฮาร์มอนิกที่ความถี่การทำงาน 2× และ 3×
การป้องกันไฟกระชาก:
กฎการออกแบบ: ความถี่ในการทำงานควรเป็น < 0.5 × ความถี่ไฟกระชาก สำหรับการใช้งานที่สำคัญ: < 0.3 × ความถี่ไฟกระชาก
วิธีแก้ไขหากใกล้เกินไป: เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของลวด ลดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย ลดคอยล์ที่ทำงานอยู่ ใช้ปลอกลดแรงสั่นสะเทือน และสปริงซ้อนกัน