כיצד מחושב קצב הקפיץ?

קצב הקפיץ k עבור קפיץ דחיסה סלילי הוא k = Gd⁴/(8D³n), כאשר G הוא מודול הגזירה, d הוא קוטר החוט, D הוא קוטר הסליל הממוצע, ו-n הוא מספר הסלילים הפעילים. נוסחה זו מניחה חוט עגול וזווית גובה זניחה.

מהו גורם התיקון של וואהל?

גורם וואהל, Kw, מתחשב בעקמומיות ובהשפעות גזירה ישירות בקפיצי סליל. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0.615/C, כאשר C = D/d הוא מדד הקפיץ. הוא מגדיל את מאמץ הגזירה המחושב, במיוחד עבור מדד קפיץ קטן (סלילים הדוקים).

לאיזה מדד C של אביב עליי לשאוף?

מדד קפיץ C = D/d בין 4 ל-12 הוא אופייני. C < 4 מקשה על ייצור הקפיצים וגורם למאמצים גבוהים. C > 12 יכול להוביל להסתבכות וכיפוף. C = 6–10 הוא אופטימלי עבור רוב היישומים.

מהו גובה מוצק ולמה זה חשוב?

גובה מוצק הוא אורך הקפיץ כשהוא דחוס במלואו כך שכל הסלילים נוגעים זה בזה. הוא שווה ל-(סך הסלילים) × קוטר החוט. אסור לדחוס את הקפיץ לגובה מוצק בזמן שירות, אחרת יתרחש קשירה קבועה (דפורמציה פלסטית).

איזה מודול גזירה G עליי להשתמש?

ערכים נפוצים: חוט מוזיקלי (ASTM A228) G ≈ 79.3 GPa, נירוסטה 302 G ≈ 69 GPa, כרום-ונדיום G ≈ 77.2 GPa, ברונזה זרחנית G ≈ 41.4 GPa. ה-G משתנה מעט בהתאם לטמפרטורה ולקוטר החוט.

כלי הנדסה חינמי #064

מחשבון עיצוב קפיצי דחיסה סלילי

תכנן קפיצי דחיסה סליליים. הזן קוטר חוט, קוטר סליל, אורך חופשי, סלילים פעילים ומודול גזירה כדי לחשב את קצב הקפיץ, העומס המרבי, מאמץ הגזירה וגובה המוצק.

קצב קפיץ k פקטור וואהל חישוב אוטומטי

קוטר חוט ד' (מ"מ)

קוטר סליל ממוצע D (מ"מ)

אורך חופשי L₀ (מ"מ)

סלילים אקטיביים n

חומר (מודול גזירה G)

סוג הקצה

הגדרות מהירות מוגדרות מראש

תוצאות

קצב קפיץ k

—

עומס מקסימלי במצב מוצק (F_מוּצָק)

—

מאמץ גזירה מקסימלי τ (עם קילוואט)

—

גובה מוצק

—

מדד אביב ג'

—

וואהל פקטור K_w

—

פרופיל האביב

קצב אביב

מאמץ גזירה עם תיקון וואהל

פקטור וואהל

כאשר C = D/d הוא מדד הקפיץ.

גובה מוצק

חוֹמֶר	ממוצע ממוצע (GPa)	שימוש אופייני
חוט מוזיקה (A228)	79.3	שימוש כללי, אורך חיים גבוה של עייפות
כרום-ונדיום	77.2	עומסי מתח גבוהים והלם
נירוסטה 302	69.0	עמידות בפני קורוזיה
ברונזה זרחנית	41.4	חשמלי, לא מגנטי
נחושת בריליום	44.8	לא מעורר ניצוצות, מוליך

דוגמה - קפיץ חוט מוזיקה

נתון: d = 4 מ"מ, D = 30 מ"מ, L₀ = 80 מ"מ, n = 10, G = 79300 מגה פסקל

ג = 30/4 = 7.5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2,160,000 = 9.39 ניוטון/מ"מ

גובה מוצק = (10+2) × 4 = 48 מ"מ → מהלך = 80 − 48 = 32 מ"מ

פ_מוּצָק = 9.39 × 32 = 300.5 ניוטון

⚠️ הערה: לעולם אל תדחסו קפיץ לגובה מוצק במהלך שירות. תכננו את מהלך העבודה ל-≤80% של סטייה זמינה. בדקו כיפוף אם אורך חופשי/קוטר ממוצע > 4.