Kaip apskaičiuojamas spyruoklės standumas?

Spiralinės suspaudimo spyruoklės standumas k yra k = Gd⁴/(8D³n), kur G yra šlyties modulis, d yra vielos skersmuo, D yra vidutinis spyruoklės skersmuo, o n yra aktyvių spyruoklių skaičius. Šioje formulėje daroma prielaida, kad viela yra apvali, o žingsnio kampas yra nereikšmingas.

Kas yra Wahl korekcijos koeficientas?

Valo koeficientas Kw atsižvelgia į spiralinių spyruoklių kreivumą ir tiesioginius šlyties efektus. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, kur C = D/d yra spyruoklės indeksas. Jis padidina apskaičiuotą šlyties įtempį, ypač esant mažiems spyruoklių indeksams (tankiai susuktoms vijoms).

Kokį spyruoklinį indeksą C turėčiau siekti?

Įprastas spyruoklės indeksas C = D/d yra nuo 4 iki 12. C < 4 apsunkina spyruoklių gamybą ir sukelia didelius įtempius. C > 12 gali sukelti susipainiojimą ir išlinkimą. C = 6–10 yra optimalus daugumai atvejų.

Kas yra kietojo aukščio skirtumas ir kodėl jis svarbus?

Spyruoklės aukštis yra spyruoklės ilgis, kai ji visiškai suspausta taip, kad visos vijos liestųsi. Jis lygus (bendras vijų skaičius) × vielos skersmuo. Spyruoklė niekada negali būti suspausta iki pilno aukščio eksploatacijos metu, nes kitaip įvyks nuolatinis deformacija (plastinė deformacija).

Kurį šlyties modulį G turėčiau naudoti?

Įprastos vertės: muzikinė viela (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, nerūdijantis 302 plienas G ≈ 69 GPa, chromo-vanadžio viela G ≈ 77,2 GPa, fosforo bronza G ≈ 41,4 GPa. G šiek tiek kinta priklausomai nuo temperatūros ir vielos skersmens.

Nemokamas inžinerijos įrankis #064

Spiralinės suspaudimo spyruoklės projektavimo skaičiuoklė

Projektuokite spiralines suspaudimo spyruokles. Įveskite vielos skersmenį, spiralės skersmenį, laisvąjį ilgį, aktyviąsias spirales ir šlyties modulį, kad apskaičiuotumėte spyruoklės standumą, maksimalią apkrovą, šlyties įtempį ir kietojo kūno aukštį.

Spyruoklės standumas k Wahl faktorius Automatinis skaičiavimas

Vielos skersmuo d (mm)

Vidutinis ritės skersmuo D (mm)

Laisvas ilgis L₀ (mm)

Aktyvios ritės n

Medžiaga (šlyties modulis G)

Pabaigos tipas

Greitieji išankstiniai nustatymai

Rezultatai

Spyruoklės standumas k

—

Maksimali apkrova kietoje būsenoje (F_tvirtas)

—

Maksimalus šlyties įtempis τ (su kW)

—

Kietasis aukštis

—

Spyruoklės indeksas C

—

Wahl faktorius K_w

—

Spyruoklės profilis

Spyruoklės standumas

Šlyties įtempis su Wahl korekcija

Wahl faktorius

kur C = D/d yra spyruoklės indeksas.

Kietasis aukštis

Medžiaga	G (GPa)	Įprastas naudojimas
Muzikos viela (A228)	79.3	Bendrosios paskirties, didelis atsparumas nuovargiui
Chromo-vanadžio	77.2	Didelės apkrovos, smūginės apkrovos
Nerūdijantis 302 plienas	69.0	Atsparumas korozijai
Fosforo bronza	41.4	Elektrinis, nemagnetinis
Berilio varis	44.8	Nekibirkščiuojantis, laidus

Pavyzdys – muzikinės vielos spyruoklė

Atsižvelgiant į tai, kad: 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

Kietasis aukštis = (10 + 2) × 4 = 48 mm → eiga = 80 − 48 = 32 mm

F_tvirtas = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Pastaba: Niekada nesuspauskite spyruoklės iki pilno aukščio eksploatacijos metu. Projektuokite darbinę eigą iki ≤80% galimos deformacijos. Patikrinkite išlinkimą, jei laisvasis ilgis / vidutinis skersmuo > 4.