Kako se izračunava stopa opruga?

Tlak opruge k za spiralnu tlačnu oprugu je k = Gd⁴/(8D³n), gdje je G modul smicanja, d je promjer žice, D je srednji promjer zavojnice, a n je broj aktivnih zavojnica. Ova formula pretpostavlja okruglu žicu i zanemariv kut nagiba.

Što je Wahl-ov korekcijski faktor?

Wahl-ov faktor Kw uzima u obzir zakrivljenost i izravne učinke smicanja u spiralnim oprugama. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, gdje je C = D/d indeks opruge. Povećava izračunato naprezanje smicanja, posebno za male indekse opruge (uske zavojnice).

Koji indeks opruge C trebam ciljati?

Tipičan je indeks opruge C = D/d između 4 i 12. C < 4 otežava proizvodnju opruga i uzrokuje velika naprezanja. C > 12 može dovesti do zapetljavanja i savijanja. C = 6–10 je optimalno za većinu primjena.

Što je fiksna visina i zašto je važna?

Puna visina je duljina opruge kada je potpuno stisnuta tako da se sve zavojnice dodiruju. Jednaka je (ukupan broj zavojnica) × promjer žice. Opruga se nikada ne smije stisnuti na punu visinu tijekom rada, inače će doći do trajnog stvrdnjavanja (plastične deformacije).

Koji modul smicanja G trebam koristiti?

Uobičajene vrijednosti: Glazbena žica (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Nehrđajući čelik 302 G ≈ 69 GPa, Krom-vanadij G ≈ 77,2 GPa, Fosforna bronca G ≈ 41,4 GPa. G se neznatno mijenja ovisno o temperaturi i promjeru žice.

Besplatni inženjerski alat #064

Kalkulator za projektiranje spiralnih tlačnih opruga

Dizajnirajte spiralne tlačne opruge. Unesite promjer žice, promjer zavojnice, slobodnu duljinu, aktivne zavoje i modul smicanja za izračun krutosti opruge, maksimalnog opterećenja, smičnog naprezanja i pune visine.

Krutost opruge k Wahl faktor Automatski izračun

Promjer žice d (mm)

Srednji promjer zavojnice D (mm)

Duljina slobodnog prostora L₀ (mm)

Aktivne zavojnice n

Materijal (modul smicanja G)

Vrsta završetka

Brze postavke

Rezultati

Krutost opruge k

—

Maks. opterećenje pri punom sabijanju (F_čvrsta)

—

Maks. naprezanje smicanja τ (s Kw)

—

Puna visina

—

Indeks opruge C

—

Wahl faktor K_w

—

Profil opruge

Krutost opruge

Smicanje naprezanja s Wahlovom korekcijom

Wahl faktor

gdje je C = D/d indeks opruge.

Puna visina

Materijal	G (GPa)	Tipična upotreba
Glazbena žica (A228)	79.3	Opća namjena, visoki vijek trajanja od zamora
Krom-vanadij	77.2	Visoka naprezanja, udarna opterećenja
Nehrđajući čelik 302	69.0	Otpornost na koroziju
Fosforna bronca	41.4	Električni, nemagnetski
Berilij bakar	44.8	Ne iskri, vodljivo

Primjer - Opruga od glazbene žice

Dano: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79300 MPa

C = 30/4 = 7,5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2.160.000 = 9,39 N/mm

Puna visina = (10+2) × 4 = 48 mm → Hod = 80 − 48 = 32 mm

F_čvrsta = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Napomena: Nikada ne stisnite oprugu do pune visine tijekom rada. Projektirajte radni hod na ≤80% raspoloživog otklona. Provjerite izvijanje ako je slobodna duljina/srednji promjer > 4.