Hoe wordt de veerconstante berekend?

De veerconstante k voor een spiraalvormige drukveer is k = Gd⁴/(8D³n), waarbij G de schuifmodulus is, d de draaddiameter, D de gemiddelde spoeldiameter en n het aantal actieve windingen. Deze formule gaat uit van een ronde draad en een verwaarloosbare spoedhoek.

Wat is de Wahl-correctiefactor?

De Wahl-factor Kw houdt rekening met kromming en directe schuifkrachten in spiraalveren. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, waarbij C = D/d de veerindex is. Deze factor verhoogt de berekende schuifspanning, vooral bij kleine veerindices (strakke windingen).

Welke veerindex C moet ik nastreven?

Een veerindex C = D/d tussen 4 en 12 is gebruikelijk. C < 4 maakt de productie van veren lastig en veroorzaakt hoge spanningen. C > Een waarde van 12 kan leiden tot verstrengeling en knikken. C = 6–10 is optimaal voor de meeste toepassingen.

Wat is een solide hoogte en waarom is die belangrijk?

De vaste hoogte is de lengte van de veer wanneer deze volledig is samengedrukt, zodat alle windingen elkaar raken. Deze is gelijk aan (totaal aantal windingen) × draaddiameter. De veer mag tijdens gebruik nooit volledig worden samengedrukt, anders treedt permanente vervorming (plastische deformatie) op.

Welke schuifmodulus G moet ik gebruiken?

Gangbare waarden: Muziekdraad (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, roestvrij staal 302 G ≈ 69 GPa, chroom-vanadium G ≈ 77,2 GPa, fosforbrons G ≈ 41,4 GPa. G varieert enigszins met de temperatuur en de draaddiameter.

Gratis engineeringtool #064

Calculator voor het ontwerpen van spiraalvormige drukveren

Ontwerp spiraalvormige drukveren. Voer de draaddiameter, spoeldiameter, vrije lengte, actieve windingen en schuifmodulus in om de veerconstante, maximale belasting, schuifspanning en hoogte van het massieve deel te berekenen.

Veerconstante k Wahl-factor Automatische berekening

Draaddiameter d (mm)

Gemiddelde spoeldiameter D (mm)

Vrije lengte L₀ (mm)

Actieve spoelen n

Materiaal (schuifmodulus G)

Eindtype

Snelle voorinstellingen

Resultaten

Veerconstante k

—

Maximale belasting bij vaste stof (F)_stevig)

—

Maximale schuifspanning τ (met Kw)

—

Solide hoogte

—

Lente-index C

—

Wahl-factor K_w

—

Lenteprofiel

Veersnelheid

Schuifspanning met Wahl-correctie

Wahl-factor

waarbij C = D/d de veerindex is.

Solide hoogte

Materiaal	G (GPa)	Typisch gebruik
Muziekdraad (A228)	79.3	Algemeen gebruik, lange levensduur bij vermoeiing
Chroom-vanadium	77.2	Hoge spanning, schokbelastingen
Roestvrij staal 302	69.0	Corrosiebestendigheid
Fosforbrons	41.4	Elektrisch, niet-magnetisch
Berylliumkoper	44.8	Vonkvrij, geleidend

Voorbeeld — Muziekdraadveer

Gegeven: 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

Massieve hoogte = (10+2) × 4 = 48 mm → Verplaatsing = 80 − 48 = 32 mm

F_stevig = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Let op: Druk een veer tijdens gebruik nooit volledig samen. Ontwerp de werkslag tot maximaal 80% beschikbare doorbuiging. Controleer op knikken als de vrije lengte/gemiddelde diameter > 4.