Kā tiek aprēķināta atsperes likme?

Spirālveida saspiešanas atsperes stingrība k ir k = Gd⁴/(8D³n), kur G ir bīdes modulis, d ir stieples diametrs, D ir vidējais tinuma diametrs un n ir aktīvo tinumu skaits. Šī formula pieņem apaļu stiepli un niecīgu soļa leņķi.

Kāds ir Vāla korekcijas koeficients?

Vāla koeficients Kw ņem vērā spirālveida atsperu izliekumu un tiešās bīdes efektus. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, kur C = D/d ir atsperes indekss. Tas palielina aprēķināto bīdes spriegumu, īpaši maziem atsperes indeksiem (cieši spirāles).

Kādu atsperes indeksu C man vajadzētu mērķēt?

Tipisks atsperes indekss C = D/d ir no 4 līdz 12. C < 4 apgrūtina atsperu izgatavošanu un rada lielu spriegumu. C > 12 var izraisīt sapīšanos un izliekšanos. C = 6–10 ir optimālais lielums lielākajai daļai pielietojumu.

Kas ir cietais augstums un kāpēc tas ir svarīgs?

Pilna augstuma vērtība ir atsperes garums, kad tā ir pilnībā saspiesta tā, lai visas spirāles saskartos. Tas ir vienāds ar (kopējais spirāļu skaits) × stieples diametrs. Atsperi ekspluatācijas laikā nekad nedrīkst saspiest līdz pilnā augstuma vērtībai, pretējā gadījumā notiks pastāvīga deformācija (plastiskā deformācija).

Kuru bīdes moduli G man vajadzētu izmantot?

Bieži sastopamās vērtības: mūzikas stieple (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, nerūsējošais tērauds 302 G ≈ 69 GPa, hroma vanādijs G ≈ 77,2 GPa, fosfora bronza G ≈ 41,4 GPa. G nedaudz mainās atkarībā no temperatūras un stieples diametra.

Bezmaksas inženierijas rīks #064

Spirālveida kompresijas atsperes projektēšanas kalkulators

Projektējiet spirālveida saspiešanas atsperes. Ievadiet stieples diametru, spirāles diametru, brīvo garumu, aktīvās spirāles un bīdes moduli, lai aprēķinātu atsperes stiprību, maksimālo slodzi, bīdes spriegumu un cietā ķermeņa augstumu.

Atsperes stiprums k Vāla faktors Automātiskais aprēķins

Vada diametrs d (mm)

Vidējais spoles diametrs D (mm)

Brīvais garums L₀ (mm)

Aktīvās spoles n

Materiāls (bīdes modulis G)

Beigu tips

Ātrie iestatījumi

Rezultāti

Atsperes stiprums k

—

Maksimālā slodze cietā stāvoklī (F_ciets)

—

Maksimālais bīdes spriegums τ (ar kW)

—

Cietais augstums

—

Pavasara indekss C

—

Vāla faktors K_w

—

Atsperes profils

Atsperes likme

Bīdes spriegums ar Vāla korekciju

Vāla faktors

kur C = D/d ir atsperes indekss.

Cietais augstums

Materiāls	G (GPa)	Tipisks lietojums
Mūzikas vads (A228)	79.3	Vispārējs pielietojums, augsts noguruma ilgums
Hroma-vanādijs	77.2	Augsta slodze, trieciena slodzes
Nerūsējošais 302	69.0	Korozijas izturība
Fosfora bronza	41.4	Elektrisks, nemagnētisks
Berilija varš	44.8	Nedzirksteļojošs, vadošs

Piemērs — mūzikas stieples atspere

Ņemot vērā: 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/mm2

Cietā ķermeņa augstums = (10+2) × 4 = 48 mm → Kustība = 80 − 48 = 32 mm

F_ciets = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Piezīme: Ekspluatācijas laikā nekad nesaspiediet atsperi līdz pilnam augstumam. Projektējiet darba gājienu ≤80% no pieejamās novirzes. Pārbaudiet izliekumu, ja brīvais garums/vidējais diametrs > 4.

Spirālveida saspiešanas atsperes projektēšanas kalkulators | Bezmaksas tiešsaistes rīks #064

Publicēts Nikolajs Šelkovenko uz 2026. gada 15. februārī 2026. gada 15. februārī

Rezultāti

Atsperes likme

Bīdes spriegums ar Vāla korekciju

Vāla faktors

Cietais augstums