เครื่องมือวิศวกรรมฟรี
การเลือกสปริงตามความถี่เป้าหมาย
คำนวณค่าความแข็งของสปริงที่ต้องการสำหรับมวลที่กำหนดและความถี่ธรรมชาติเป้าหมาย ออกแบบระบบแยกการสั่นสะเทือนโดยการกำหนดอัตราสปริงที่จำเป็น.
ผลลัพธ์
ความแข็งของสปริงที่ต้องการ
เมื่อทราบมวลและความถี่ธรรมชาติที่ต้องการแล้ว ค่าความแข็งของสปริงที่ต้องการจะหาได้จากสมการความถี่ธรรมชาติที่แก้หาค่า k:
- m — มวลของเครื่องจักรที่รองรับ (กิโลกรัม)
- f — ความถี่ธรรมชาติเป้าหมาย (Hz)
- k — ค่าความแข็งรวมของสปริงที่ต้องการ (N/m); หารด้วย 1000 เพื่อแปลงเป็น N/mm
การแปลง RPM เป็น Hz
การโก่งตัวคงที่ & ความแข็งของสปริงแต่ละตัว
โดยที่ g = 9.81 m/s² และ k มีหน่วยเป็น N/mm สำหรับผลลัพธ์การโก่งตัวในหน่วยมิลลิเมตร.
ตัวอย่างการปฏิบัติ
ที่ให้ไว้: มวลเครื่องจักร = 300 kg, ความถี่เป้าหมาย = 4 Hz, สปริง 4 ตัว
ω = 2π × 4 = 25.13 rad/s
k = 300 × (25.13)² = 300 × 631.7 = 189,510 N/m = 189.5 N/mm
δ_static = 300 × 9.81 / 189,510 × 1000 = 15.5 mm
k ต่อสปริง = 189.5 / 4 = 47.4 N/mm
ความเร็วรอบเทียบเท่า = 4 × 60 = 240 RPM
ℹ️ กฎการออกแบบ: เพื่อให้การแยกการสั่นสะเทือนมีประสิทธิภาพ ความถี่ธรรมชาติควรมีค่าไม่เกิน 1/3 ของความถี่การทำงานต่ำสุด ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการแยกการสั่นสะเทือนอย่างน้อย 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.
ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน
เครื่องถ่วงสมดุลแบบพกพาระดับมืออาชีพ เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และระบบตรวจติดตามสภาพที่ใช้งานในกว่า 50 ประเทศ ออกแบบระบบแยกการสั่นสะเทือนที่เหมาะสมที่สุดและตรวจสอบประสิทธิภาพหน้างาน
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko เป็นวิศวกรวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และเป็นผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Vibromera กว่า 15 ปีที่เขาถ่วงสมดุลเครื่องจักรหมุนในภาคสนามแทนที่จะทำบนแท่นทดสอบ ได้แก่ มุลเชอร์ พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องบด เครื่องหมุนเหวี่ยง เพลา และสปินเดิล งานนี้เองที่ทำให้เกิดเครื่องมือ Balanset — ออกแบบมาให้เป็นเครื่องมือที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถถือไปยังเครื่องจักรและใช้งานได้ด้วยตัวคนเดียวหน้างาน ไม่ใช่อุปกรณ์สำหรับห้องปฏิบัติการ Vibromera ก่อตั้งขึ้นในปี 2017 และตั้งฐานอยู่ที่เมืองปอร์ตู ประเทศโปรตุเกส ตั้งแต่ปี 2023 การพัฒนา การประกอบ และการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ตระกูล Balanset ทั้งหมดเกิดขึ้นที่นี่ เครื่องมือเรือธงคือ Balanset-1A เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสำหรับการถ่วงสมดุลหนึ่งระนาบและสองระนาบ และสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน Nikolai มีส่วนร่วมด้วยตนเองในการสนับสนุนลูกค้า ในการแก้ไขงานถ่วงสมดุลที่ยาก และในการพัฒนาซอฟต์แวร์ เขาทำงานกับลูกค้าทั่วโลกในทุกภาษา