Hogyan számítják ki a rugóerőt?

A spirális nyomórugó rugófeszültsége (k): k = Gd⁴/(8D³n), ahol G a nyírási modulus, d a huzalátmérő, D az átlagos tekercsátmérő, n pedig az aktív tekercsek száma. Ez a képlet kerek huzalt és elhanyagolható menetemelkedési szöget feltételez.

Mi a Wahl-korrekciós tényező?

A Wahl-tényező, Kw, figyelembe veszi a görbületet és a közvetlen nyíróhatásokat a csavart rugókban. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, ahol C = D/d a rugóindex. Növeli a számított nyírófeszültséget, különösen kis rugóindexek (szoros tekercsek) esetén.

Milyen C rugóindexet kellene céloznom?

A rugóerő indexe jellemzően 4 és 12 között van C = D/d értéknél. A < 4 megnehezíti a rugók gyártását és nagy feszültségeket okoz. C > A 12-es érték összegabalyodáshoz és deformálódáshoz vezethet. A legtöbb alkalmazáshoz optimális a C = 6–10.

Mi a szilárd magasság és miért fontos?

A tömör magasság a rugó hossza teljesen összenyomott állapotban, amikor minden tekercs érintkezik. Ez egyenlő (teljes tekercshossz) × huzalátmérő. A rugót soha nem szabad tömör magasságúra összenyomni üzem közben, különben maradó alakváltozás (képlékeny alakváltozás) következik be.

Melyik G nyírási modulust kell használnom?

Gyakori értékek: Zenehúr (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Rozsdamentes 302 G ≈ 69 GPa, Króm-vanádium G ≈ 77,2 GPa, Foszforbronz G ≈ 41,4 GPa. A G kismértékben változik a hőmérséklettel és a huzal átmérőjével.

Ingyenes mérnöki eszköz #064

Spirális nyomórugó tervezési kalkulátor

Tervezzen csavart nyomórugókat. Adja meg a huzalátmérőt, a tekercs átmérőjét, a szabad hosszt, az aktív tekercseket és a nyírási modulust a rugó szilárdságának, a maximális terhelésnek, a nyírófeszültségnek és a test magasságának kiszámításához.

Rugóerő k Wahl-faktor Automatikus számítás

Huzalátmérő d (mm)

Átlagos tekercsátmérő D (mm)

Szabad hossz L₀ (mm)

Aktív tekercsek n

Anyag (nyírási modulus G)

Végtípus

Gyors előbeállítások

Eredmények

Rugóerő k

—

Max. terhelés szilárd állapotban (F_szilárd)

—

Max. nyírófeszültség τ (Kw-val)

—

Tömör magasság

—

Rugóindex C

—

Wahl K-faktor_w

—

Rugóprofil

Rugóállandó

Nyírófeszültség Wahl-korrekcióval

Wahl-faktor

ahol C = D/d a rugóindex.

Tömör magasság

Anyag	G (GPa)	Tipikus használat
Zenei huzal (A228)	79.3	Általános célú, magas kifáradási élettartam
Króm-vanádium	77.2	Nagy igénybevétel, lökésszerű terhelések
302-es rozsdamentes acél	69.0	Korrózióállóság
Foszforbronz	41.4	Elektromos, nem mágneses
Berillium-réz	44.8	Nem szikraképző, vezetőképes

Példa — Zenei huzal rugó

Adott: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79 300 MPa

C = 30/4 = 7,5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2 160 000 = 9,39 N/mm

Tömör magasság = (10+2) × 4 = 48 mm → Elmozdulás = 80 − 48 = 32 mm

F_szilárd = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Megjegyzés: Soha ne nyomjuk össze a rugót teljes magasságúra üzem közben. A munkautat ≤80% rendelkezésre álló elmozdulásra kell tervezni. Ellenőrizze a kihajlást, ha a szabad hossz/átlagos átmérő > 4.