ماشین حساب سختی فنر معادل

محاسبه سختی ترکیبی برای فنرهای سری یا موازی

پارامترهای محاسبه

بر اساس استاندارد ISO 26909 و اصول قانون هوک

سیستم متریک

سیستم امپراتوری

نتایج محاسبه

سختی معادل:
—

انطباق کامل:
—

توزیع نیرو:
—

توزیع انحراف:
—

تحلیل سیستم:

نحوه کار ماشین حساب

چشمه‌های موازی

وقتی فنرها کنار هم (موازی) قرار می‌گیرند، بار را به طور مساوی تقسیم می‌کنند:

k_eq = k₁ + k₂ + k₃ + … + k_n

ویژگی‌ها:

سفتی کل افزایش می‌یابد
انحراف یکسان برای همه فنرها
نیرو بین فنرها توزیع می‌شود
برای افزایش ظرفیت بار استفاده می‌شود

چشمه‌های سری

وقتی فنرها از انتها به هم متصل می‌شوند (سری)، نیروی یکسانی را تجربه می‌کنند:

۱/k_eq = ۱/k₁ + ۱/k₂ + ۱/k₃ + … + ۱/k_n

ویژگی‌ها:

سفتی کل کاهش می‌یابد
نیروی یکسان در تمام فنرها
انحراف کل، مجموع انحراف‌های منفرد است
برای افزایش برد کاری استفاده می‌شود

پیکربندی‌های مختلط

آرایش‌های پیچیده، اتصالات سری و موازی را ترکیب می‌کنند:

ابتدا گروه‌های موازی را محاسبه کنید
سپس ترکیبات سری را محاسبه کنید
برای پیکربندی‌های تو در تو، از درون به بیرون کار کنید

انواع فنر و کاربردها

فنرهای فشاری: رایج‌ترین، در برابر نیروهای فشاری مقاومت می‌کند
فنرهای کششی: در برابر نیروهای کششی مقاومت می‌کنند، کشش اولیه دارند
فنرهای پیچشی: مقاومت در برابر نیروهای چرخشی، k بر حسب N·m/rad
فنرهای دیسکی: ظرفیت بار بالا در فضای کوچک، غیرخطی

ملاحظات مهم

نرخ فنر ممکن است با انحراف تغییر کند (فنرهای غیرخطی)
اتصال سیم‌پیچ در فنرهای فشاری را در نظر بگیرید
تنش اولیه در فنرهای کششی را در نظر بگیرید
دما بر سفتی فنر تأثیر می‌گذارد
عمر خستگی به محدوده تنش بستگی دارد

کاربردهای عملی

ایزولاسیون ارتعاش: فنرهای سری برای فرکانس پایین‌تر
اشتراک گذاری بار: فنرهای موازی برای بارهای سنگین
تنظیم دقیق: پیکربندی‌های ترکیبی برای ویژگی‌های خاص
افزونگی: فنرهای چندگانه برای ایمنی

📘 محاسبه‌گر سختی فنر

سختی معادل چندین فنر را در پیکربندی‌های سری، موازی یا مختلط محاسبه می‌کند.
موازی: k = k₁ + k₂ + … | سری: ۱/k = ۱/k₁ + ۱/k₂ + …

💼 کاربردها

ایزولاسیون ارتعاش کمپرسور: فرکانس مورد نیاز fn = 5 هرتز، جرم 1200 کیلوگرم. k = 118 کیلونیوتن بر متر مورد نیاز است. راه حل: 4 فنر موازی × هر کدام 29.5 کیلونیوتن بر متر.
سیستم تعلیق ابزار دقیق: فنرهای ۵۰۰۰ نیوتن بر متر داریم، به ۲۰۰۰ نیوتن بر متر نیاز داریم. راه حل: ۲ عدد به صورت سری → k = ۲۵۰۰ نیوتن بر متر. برای تنظیم دقیق، تنظیماتی را اضافه کنید.
ایزولاسیون دو مرحله‌ای: بالایی: ۴ فنر × ۱۰۰۰۰ نیوتن بر متر موازی = ۴۰ کیلونیوتن بر متر. پایینی: ۴ × ۸۰۰۰ نیوتن بر متر = ۳۲ کیلونیوتن بر متر. مراحل سری → مؤثر حدود ۱۸ کیلونیوتن بر متر.
جایگزینی اضطراری: فنر شکسته ۱۲۰۰۰ نیوتن بر متر. فقط ۶۰۰۰ نیوتن بر متر موجود است. راه حل: دو موازی = ۱۲۰۰۰ نیوتن بر متر ✓

فرمول بهاری:

فنر مارپیچی: k = Gd⁴ / (8D³n) که در آن G = مدول برشی (فولاد 80 گیگا پاسکال)، d = قطر سیم، D = قطر متوسط سیم‌پیچ، n = سیم‌پیچ‌های فعال