חזרה לרשימת המחשבונים

מחשבון קשיחות קפיץ שווה ערך

חשב את הנוקשות המשולבת עבור קפיצים בטור או במקביל

פרמטרי חישוב

מבוסס על תקן ISO 26909 ועקרונות חוק הוק

מערכת מטרית

מערכת אימפריאלית

תוצאות החישוב

נוקשות שווה ערך:
—

תאימות מלאה:
—

חלוקת כוחות:
—

התפלגות סטייה:
—

ניתוח מערכת:

איך המחשבון עובד

קפיצים במקביל

כאשר קפיצים מסודרים זה לצד זה (במקביל), הם חולקים את העומס שווה בשווה:

k_eq = k₁ + k₂ + k₃ + … + k_n

מאפיינים:

קשיחות כוללת עולה
אותה סטייה עבור כל הקפיצים
הכוח מתחלק בין הקפיצים
משמש להגדלת קיבולת העומס

קפיצים בטור

כאשר קפיצים מחוברים קצה לקצה (טורה), הם חווים את אותו הכוח:

1/k_eq = 1/k₁ + 1/k₂ + 1/k₃ + … + 1/k_n

מאפיינים:

נוקשות כוללת יורדת
אותו כוח דרך כל הקפיצים
הסטייה הכוללת היא סכום הסטיות הבודדות
משמש להגדלת טווח העבודה

תצורות מעורבות

סידורים מורכבים משלבים חיבורים טוריים ומקבילים:

חשב תחילה קבוצות מקבילות
לאחר מכן חשב צירופי סדרות
עבוד מבפנים החוצה עבור תצורות מקוננות

סוגי קפיצים ויישומים

קפיצי דחיסה: הנפוצים ביותר, להתנגד לכוחות דחיסה
קפיצי הארכה: להתנגד לכוחות מתיחה, בעלי מתח התחלתי
קפיצי פיתול: התנגדות לכוחות סיבוביים, k ב-N·m/rad
קפיצי דיסק: קיבולת עומס גבוהה בשטח קטן, לא ליניארי

שיקולים חשובים

קצב הקפיץ עשוי להשתנות עם הסטייה (קפיצים לא ליניאריים)
שקלו קשירת סליל בקפיצי דחיסה
התחשב במתיחות התחלתית בקפיצי הארכה
הטמפרטורה משפיעה על קשיחות הקפיץ
אורך החיים של עייפות תלוי בטווח הלחץ

יישומים מעשיים

בידוד רעידות: קפיצים טוריים לתדר נמוך יותר
חלוקת עומסים: קפיצים מקבילים לעומסים כבדים
כוונון עדין: תצורות מעורבות עבור מאפיינים ספציפיים
עוֹדֶף: קפיצים מרובים לבטיחות

📘 מחשבון קשיחות קפיץ

מחשבת קשיחות שוות ערך של קפיצים מרובים בתצורות טוריות, מקבילות או מעורבות.
מקביל: k = k₁ + k₂ + … | סדרה: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + …

💼 יישומים

בידוד רעידות מדחס: נדרש fn = 5 הרץ, מסה 1200 ק"ג. נדרש k = 118 kN/m. פתרון: 4 קפיצים מקבילים × 29.5 kN/m כל אחד.
השעיה של כלי נגינה: יש קפיצים של 5000 ניוטון/מטר, צריך 2000 ניוטון/מטר. פתרון: 2 בטור → k = 2500 ניוטון/מטר. הוסף כוונון לכוונון עדין.
בידוד דו-שלבי: עליון: 4 קפיצים × 10000 ניוטון/מטר במקביל = 40 קילו-ניוטון/מטר. תחתון: 4 × 8000 ניוטון/מטר = 32 קילו-ניוטון/מטר. שלבים בטור → יעיל ~18 קילו-ניוטון/מטר.
החלפת חירום: קפיץ שבור 12000 ניוטון/מטר. רק 6000 ניוטון/מטר זמינים. פתרון: 2 מקבילים = 12000 ניוטון/מטר ✓

נוסחת אביב:

קפיץ סלילי: k = Gd⁴ / (8D³n) כאשר G = מודול גזירה (פלדה 80 GPa), d = קוטר חוט, D = קוטר סליל ממוצע, n = סלילים פעילים