Hur beräknas fjäderkonstanten?

Fjäderkonstanten k för en spiralformad tryckfjäder är k = Gd⁴/(8D³n), där G är skjuvmodulen, d är tråddiametern, D är medelspiraldiametern och n är antalet aktiva spiraler. Denna formel antar rund tråd och försumbar stigningsvinkel.

Vad är Wahls korrektionsfaktor?

Wahl-faktorn Kw tar hänsyn till krökning och direkta skjuveffekter i spiralfjädrar. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, där C = D/d är fjäderindex. Den ökar den beräknade skjuvspänningen, särskilt för små fjäderindex (täta spiralfjädrar).

Vilket fjäderindex C ska jag sikta på?

Ett fjäderindex C = D/d mellan 4 och 12 är typiskt. C < 4 gör fjädrar svåra att tillverka och orsakar höga påfrestningar. C > 12 kan leda till trassling och knäckning. C = 6–10 är optimalt för de flesta tillämpningar.

Vad är blocklängd och varför spelar det roll?

Blocklängd är fjäderns längd när den är helt sammanpressad så att alla varv vidrör varandra. Den är lika med (totalt antal varv) × tråddiameter. Fjädern får aldrig komprimeras till blocklängd under drift, annars uppstår permanent sättning (plastisk deformation).

Vilken skjuvmodul G ska jag använda?

Vanliga värden: Musiktråd (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Rostfritt stål 302 G ≈ 69 GPa, Kromvanadin G ≈ 77,2 GPa, Fosforbrons G ≈ 41,4 GPa. G varierar något med temperatur och tråddiameter.

Gratis tekniskt verktyg #064

Kalkylator för konstruktion av skruvtryckfjäder

Konstruera cylindriska tryckfjädrar. Ange tråddiameter, spiraldiameter, fri längd, aktiva varv och skjuvmodul för att beräkna fjäderkonstant, maximal belastning, skjuvspänning och blockhöjd.

Fjäderkonstant k Wahl-faktorn Autoberäkning

Tråddiameter d (mm)

Medelvindningsdiameter D (mm)

Fri längd L₀ (mm)

Aktiva varv n

Material (skjuvmodul G)

Sluttyp

Snabbförinställningar

Resultat

Fjäderkonstant k

—

Maxbelastning vid blocklängd (F_fast)

—

Max skjuvspänning τ (med Kw)

—

Blockhöjd

—

Fjäderindex C

—

Wahl-faktor K_w

—

Fjäderprofil

Fjäderkonstant

Skjuvspänning med Wahl-korrigering

Wahl-faktorn

där C = D/d är fjäderindex.

Blockhöjd

Material	G (GPa)	Typisk användning
Musiktråd (A228)	79.3	För allmänt bruk, lång utmattningslivslängd
Kromvanadin	77.2	Höga belastningar, stötar
Rostfritt stål 302	69.0	Korrosionsbeständighet
Fosforbrons	41.4	Elektrisk, icke-magnetisk
Berylliumkoppar	44.8	Gnistfri, ledande

Exempel — Fjäder av pianotråd

Givetvis: 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

Blockhöjd = (10+2) × 4 = 48 mm → Fjäderväg = 80 − 48 = 32 mm

F_fast = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Obs: Komprimera aldrig en fjäder till blocklängd under drift. Dimensionera arbetsslaget till ≤80% av tillgänglig fjädringsväg. Kontrollera knäckning om fri längd/medeldiameter > 4.

Kalkylator för spiralformade tryckfjäderkonstruktioner | Gratis onlineverktyg #064

Resultat

Fjäderkonstant

Skjuvspänning med Wahl-korrigering

Wahl-faktorn

Blockhöjd

Shop

Support

Contact