Kalkulator równoważnej sztywności sprężyny
Oblicz łączną sztywność sprężyn połączonych szeregowo lub równolegle
Parametry obliczeń
Na podstawie normy ISO 26909 i zasad prawa Hooke’a
Wyniki obliczeń
—
—
—
—
Analiza systemu:
Jak działa kalkulator
Sprężyny równoległe
Gdy sprężyny są ułożone obok siebie (równolegle), obciążenie rozkłada się równomiernie:
Charakterystyka:
- Całkowita sztywność wzrasta
- Takie samo ugięcie dla wszystkich sprężyn
- Siła jest rozłożona na sprężyny
- Służy do zwiększenia ładowności
Sprężyny szeregowe
Gdy sprężyny są połączone szeregowo, działa na nie taka sama siła:
Charakterystyka:
- Całkowita sztywność maleje
- Ta sama siła we wszystkich sprężynach
- Całkowite ugięcie jest sumą poszczególnych ugięć
- Służy do zwiększenia zakresu roboczego
Konfiguracje mieszane
Układy złożone łączą połączenia szeregowe i równoległe:
- Najpierw oblicz grupy równoległe
- Następnie oblicz kombinacje szeregów
- Pracuj od wewnątrz na zewnątrz w przypadku konfiguracji zagnieżdżonych
Typy sprężyn i ich zastosowania
- Sprężyny ściskane: Najczęściej spotykane, odporne na siły ściskające
- Sprężyny rozciągające: Wytrzymują siły rozciągające, mają napięcie początkowe
- Sprężyny skrętne: Opór siłom obrotowym, k w N·m/rad
- Sprężyny talerzowe: Wysoka nośność w małej przestrzeni, nieliniowa
Ważne uwagi
- Sztywność sprężyny może się zmieniać w zależności od ugięcia (sprężyny nieliniowe)
- Rozważ wiązanie sprężynowe w sprężynach ściskanych
- Uwzględnij początkowe napięcie sprężyn rozciągających
- Temperatura wpływa na sztywność sprężyny
- Żywotność zmęczeniowa zależy od zakresu naprężeń
Zastosowania praktyczne
- Izolacja wibracji: Sprężyny szeregowe do niższej częstotliwości
- Podział obciążenia: Sprężyny równoległe do dużych obciążeń
- Dostrajanie: Konfiguracje mieszane dla określonych cech
- Nadmierność: Wiele sprężyn dla bezpieczeństwa
📘 Kalkulator sztywności sprężyn
Oblicza sztywność równoważną wielu sprężyn w konfiguracji szeregowej, równoległej lub mieszanej.
Równoległe: k = k₁ + k₂ + … | Szeregowe: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + …
💼 Aplikacje
- Izolacja drgań sprężarki: Wymagana częstotliwość fn = 5 Hz, masa 1200 kg. Wymagane k = 118 kN/m. Rozwiązanie: 4 sprężyny równoległe × 29,5 kN/m każda.
- Zawieszenie instrumentu: Mamy sprężyny o wytrzymałości 5000 N/m, potrzebujemy 2000 N/m. Rozwiązanie: 2 sprężyny szeregowo → k = 2500 N/m. Dodaj regulację dla precyzyjnego dostrojenia.
- Izolacja dwuetapowa: Górna: 4 sprężyny × 10000 N/m równolegle = 40 kN/m. Dolna: 4 × 8000 N/m = 32 kN/m. Stopnie szeregowe → efektywna ~18 kN/m.
- Wymiana awaryjna: Zerwana sprężyna 12000 N/m. Dostępne tylko 6000 N/m. Rozwiązanie: 2 równoległe = 12000 N/m ✓
Formuła wiosenna:
Sprężyna śrubowa: k = Gd⁴ / (8D³n), gdzie G = moduł ścinania (stal 80 GPa), d = średnica drutu, D = średnia średnica zwoju, n = czynne zwoje