Калькулятор критичної швидкості пружини

Розрахуйте частоту пульсацій та критичні швидкості для гвинтових пружин

Параметри розрахунку

На основі ISO 13906 та теорії динаміки пружин

Метрична система

Імперська система

Тип пружини

Діаметр дроту

Середній діаметр котушки

Кількість активних котушок

Матеріал пружини

Конфігурація типу кінця

Робоча швидкість (якщо обертається)

Обороти на хвилину

Умова монтажу

Результати аналізу критичної швидкості

Перша власна частота (сплеск):
—

Критична швидкість (об/хв):
—

Швидкість хвиль навесні:
—

Індекс пружини (C = D/d):
—

Запас міцності:
—

Оцінка частоти перенапруг:

Безпечний: Операційні < 0,2 × критична швидкість

Увага: Робоча швидкість 0,2-0,5 × критична

УВАГА: Робоча швидкість 0,5-0,8 × критична

Небезпека: Робоча швидкість > 0,8 × критична – потрібне перепроектування

Як працює калькулятор

Феномен весняного сплеску

Пружинний сплеск виникає, коли частота збудження збігається з власною частотою пружинного дроту, викликаючи резонансні коливання вздовж довжини пружини.

Розрахунок власної частоти

Для гвинтових пружин перша власна частота дорівнює:

fs = (1/2n) × √(G/ρ)

де:

фс — частота імпульсів (Гц)
n — кількість активних котушок
Г — модуль зсуву (Па)
ρ — щільність матеріалу (кг/м³)

Критична швидкість

Критична швидкість обертання, при якій може виникнути стрибок:

Nc = 60 × фс / к

де k – номер гармоніки (зазвичай 1 для основної гармоніки)

Швидкість хвилі

Швидкість хвиль напруження в матеріалі пружини:

c = √(G/ρ)

Весняний індекс

Індекс пружини впливає на поведінку хвиль:

С < 4: Складність у виробництві, високе напруження
С = 4-12: Нормальний діапазон для більшості пружин
С > 12: Схильний до заплутування та деформації

Властивості матеріалу

Матеріал	Модуль зсуву (ГПа)	Щільність (кг/м³)
Музичний дріт	81.7	7850
Нержавіюча сталь 302	69.0	7900
Хром-кремній	77.2	7850
Фосфорна бронза	41.4	8800

Методи профілактики

Власна частота розрахункової пружини > 13× робоча частота
Використовуйте пружини зі змінним кроком для усунення резонансу
Додати демпфування (вкладені пружини, покриття)
Зміна розмірів або матеріалу пружини
Використовуйте демпфери перенапруг або пружинні напрямні

Вплив пульсації

Передчасне руйнування від втоми
Зіткнення котушок та пошкодження від удару
Втрата вантажопідйомності
Надмірний шум і вібрація
Непередбачувана весняна поведінка

📘 Калькулятор критичної швидкості (пружинний сплеск)

Розраховує частоту перенапруг та критичну швидкість для гвинтових пружин. Перенапруги виникають, коли пружинні витки вібрують у резонансному стані, викликаючи напруження та руйнування.
Формула: fs = c/(2L), де c = швидкість хвилі, L = довжина дроту.

💼 Застосунки

Пружина клапана двигуна: Робоча частота 6000 об/хв = 100 Гц. Частота пружинного стиснення: 250 Гц. Коефіцієнт безпеки: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Безпечно. Більший індекс міцності пружини або менша кількість витків збільшує частоту перенапруг.
Віброізолятор: Обладнання 1480 об/хв. Пружини не повинні пульсувати. Розраховано: критично 3500 об/хв. Передавальне число: 1480/3500 = 0,42 ✓
Зняття тиску компресора: Пружина в клапані, швидке циклічне перемикання 60 Гц. Піксельна напруга: 180 Гц. Безпечно, але перевірте наявність гармонік на робочій частоті 2× та 3×.

Запобігання перенапрузі:

Правила дизайну: Робоча частота повинна бути < 0,5 × частота імпульсів. Для критичних застосувань: < 0,3 × частота імпульсів.

Рішення, якщо занадто близько: Збільште діаметр дроту, зменшіть середній діаметр, зменшіть кількість активних котушок, використовуйте демпферні втулки, вкладені пружини.

Калькулятор критичної швидкості пружини (помпажний тиск)

Опубліковано admin на Жовтень 20, 2025 Жовтень 20, 2025