กลับไปที่รายการเครื่องคิดเลข
เครื่องคำนวณความแข็งของสปริงเทียบเท่า
คำนวณความแข็งรวมของสปริงแบบอนุกรมหรือขนาน
พารามิเตอร์การคำนวณ
อ้างอิงจาก ISO 26909 และหลักกฎของฮุค
ผลการคำนวณ
ความแข็งเทียบเท่า:
-
-
การปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมด:
-
-
การกระจายแรง:
-
-
การกระจายการเบี่ยงเบน:
-
-
การวิเคราะห์ระบบ:
เครื่องคิดเลขทำงานอย่างไร
สปริงแบบขนาน
เมื่อสปริงถูกจัดเรียงเคียงข้างกัน (ขนาน) พวกมันจะแบ่งภาระเท่าๆ กัน:
k_eq = k₁ + k₂ + k₃ + … + k_n
ลักษณะเฉพาะ:
- ความแข็งรวมเพิ่มขึ้น
- การโก่งตัวเท่ากันสำหรับสปริงทั้งหมด
- แรงจะกระจายไปตามสปริง
- ใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก
สปริงในซีรีส์
เมื่อสปริงเชื่อมต่อแบบปลายต่อปลาย (แบบอนุกรม) สปริงจะได้รับแรงเท่ากัน:
1/k_eq = 1/k₁ + 1/k₂ + 1/k₃ + … + 1/k_n
ลักษณะเฉพาะ:
- ความแข็งรวมลดลง
- แรงเท่ากันตลอดสปริงทั้งหมด
- การเบี่ยงเบนทั้งหมดคือผลรวมของการเบี่ยงเบนแต่ละรายการ
- ใช้เพื่อเพิ่มระยะการทำงาน
การกำหนดค่าแบบผสม
การจัดเรียงที่ซับซ้อนจะรวมการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน:
- คำนวณกลุ่มขนานก่อน
- จากนั้นคำนวณการรวมชุดข้อมูล
- ทำงานจากภายในสู่ภายนอกสำหรับการกำหนดค่าแบบซ้อนกัน
ประเภทและการใช้งานของสปริง
- สปริงอัด: ที่พบมากที่สุดคือต้านทานแรงอัด
- สปริงขยาย: ต้านทานแรงดึง มีแรงดึงเริ่มต้น
- สปริงบิด: ต้านทานแรงหมุน k ในหน่วย N·m/rad
- สปริงดิสก์: ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงในพื้นที่ขนาดเล็ก ไม่เป็นเชิงเส้น
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ
- อัตราสปริงอาจแตกต่างกันไปตามการโก่งตัว (สปริงแบบไม่เชิงเส้น)
- พิจารณาการยึดด้วยขดลวดในสปริงอัด
- คำนึงถึงแรงดึงเริ่มต้นในสปริงขยาย
- อุณหภูมิส่งผลต่อความแข็งของสปริง
- ความเหนื่อยล้าในชีวิตขึ้นอยู่กับช่วงความเครียด
การประยุกต์ใช้งานจริง
- การแยกการสั่นสะเทือน: สปริงซีรีส์สำหรับความถี่ต่ำ
- การแบ่งปันโหลด: สปริงขนานสำหรับรับน้ำหนักมาก
- การปรับแต่งอย่างละเอียด: การกำหนดค่าแบบผสมสำหรับลักษณะเฉพาะ
- ความซ้ำซ้อน: สปริงหลายตัวเพื่อความปลอดภัย
📘 เครื่องคำนวณความแข็งของสปริง
คำนวณความแข็งเทียบเท่าของสปริงหลายตัวในรูปแบบอนุกรม ขนาน หรือผสม
คู่ขนาน: k = k₁ + k₂ + … | อนุกรม: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + …
💼 แอปพลิเคชัน
- การแยกการสั่นสะเทือนของคอมเพรสเซอร์: ความถี่ที่ต้องการคือ fn = 5 เฮิรตซ์ มวล 1200 กิโลกรัม ต้องการ k = 118 kN/m เฉลย: สปริง 4 ตัวขนานกัน × 29.5 kN/m แต่ละตัว
- การแขวนเครื่องดนตรี: มีสปริง 5,000 นิวตัน/เมตร ต้องการ 2,000 นิวตัน/เมตร คำตอบ: 2 ตัวต่ออนุกรม → k = 2,500 นิวตัน/เมตร เพิ่มค่าปรับสำหรับการปรับละเอียด
- การแยกสองขั้นตอน: สปริงบน: สปริง 4 ตัว × แรงขนาน 10,000 นิวตัน/เมตร = 40 กิโลนิวตัน/เมตร สปริงล่าง: สปริง 4 ตัว × แรงขนาน 8,000 นิวตัน/เมตร = 32 กิโลนิวตัน/เมตร สปริงแบบอนุกรม → มีประสิทธิภาพ ~18 กิโลนิวตัน/เมตร
- การเปลี่ยนทดแทนฉุกเฉิน: สปริงหัก 12,000 นิวตัน/เมตร มีเพียง 6,000 นิวตัน/เมตร เฉลย: 2 ขนาน = 12,000 นิวตัน/เมตร ✓
สูตรสปริง:
สปริงเกลียว: k = Gd⁴ / (8D³n) โดยที่ G = โมดูลัสเฉือน (เหล็ก 80 GPa), d = ลวด Ø, D = ขดลวดเฉลี่ย Ø, n = ขดลวดที่ใช้งานอยู่
Categories: