Cum se calculează rata arcului?

Rata de elasticitate k pentru un arc elicoidal de compresie este k = Gd⁴/(8D³n), unde G este modulul de forfecare, d este diametrul sârmei, D este diametrul mediu al spirei, iar n este numărul de spire active. Această formulă presupune o sârmă rotundă și un unghi de înclinare neglijabil.

Care este factorul de corecție Wahl?

Factorul Wahl Kw ia în considerare curbura și efectele de forfecare directă în arcurile elicoidale. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, unde C = D/d este indicele arcului. Acesta crește tensiunea de forfecare calculată, în special pentru indici mici de arc (bobine strânse).

Ce indice C al arcului ar trebui să țintesc?

Un indice al arcului C = D/d între 4 și 12 este tipic. C < 4 face ca arcurile să fie dificil de fabricat și provoacă solicitări mari. C > 12 poate duce la încurcare și flambaj. C = 6–10 este optim pentru majoritatea aplicațiilor.

Ce este înălțimea solidă și de ce contează?

Înălțimea solidă este lungimea arcului atunci când este complet comprimat, astfel încât toate spirele se ating. Este egală cu (numărul total de spire) × diametrul sârmei. Arcul nu trebuie niciodată comprimat la o înălțime solidă în timpul funcționării, altfel va apărea o deformare plastică permanentă.

Ce modul de forfecare G ar trebui să utilizez?

Valori comune: Sârmă muzicală (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Inox 302 G ≈ 69 GPa, Crom-vanadiu G ≈ 77,2 GPa, Bronz fosforos G ≈ 41,4 GPa. G variază ușor în funcție de temperatură și diametrul sârmei.

Instrument de inginerie gratuit #064

Calculator de proiectare a arcurilor elicoidale de compresie

Proiectați arcuri elicoidale de compresie. Introduceți diametrul sârmei, diametrul spiralei, lungimea liberă, spiralele active și modulul de forfecare pentru a calcula rata elasticității arcului, sarcina maximă, tensiunea de forfecare și înălțimea solidului.

Rata arcului k Factorul Wahl Calcul automat

Diametrul sârmei d (mm)

Diametrul mediu al bobinei D (mm)

Lungime liberă L₀ (mm)

Bobine active n

Material (modul de forfecare G)

Tip de capăt

Presetări rapide

Rezultate

Rata arcului k

—

Sarcină maximă la solid (F_solid)

—

Tensiune maximă de forfecare τ (cu Kw)

—

Înălțime solidă

—

Indicele de primăvară C

—

Factorul Wahl K_w

—

Profil de primăvară

Rata de primăvară

Tensiune de forfecare cu corecție Wahl

Factorul Wahl

unde C = D/d este indicele arcului.

Înălțime solidă

Material	G (GPa)	Utilizare tipică
Sârmă muzicală (A228)	79.3	Uz general, durată mare de viață la oboseală
Crom-Vanadiu	77.2	Încărcări de mare solicitare, șocuri
Oțel inoxidabil 302	69.0	Rezistență la coroziune
Bronz fosforos	41.4	Electric, nemagnetic
Cupru de beriliu	44.8	Nu produce scântei, este conductiv

Exemplu — Arc de sârmă muzicală

Dat: 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/mm

Înălțimea solidului = (10+2) × 4 = 48 mm → Cursă = 80 − 48 = 32 mm

F_solid = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Notă: Nu comprimați niciodată un arc la o înălțime solidă în timpul funcționării. Cursa de lucru proiectată trebuie să fie ≤80% din deformația disponibilă. Verificați dacă există flambaj dacă lungimea liberă/diametrul mediu > 4.

Calculator de proiectare a arcurilor elicoidale de compresie | Instrument online gratuit #064

Publicat de Nikolai Shelkovenko pe 15 februarie 2026 15 februarie 2026

Rezultate

Rata de primăvară

Tensiune de forfecare cu corecție Wahl

Factorul Wahl

Înălțime solidă