อัตราสปริงคำนวณอย่างไร?

อัตราสปริง k สำหรับสปริงอัดแบบเกลียวคือ k = Gd⁴/(8D³n) โดยที่ G คือโมดูลัสเฉือน d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของลวด D คือเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของขดลวด และ n คือจำนวนขดลวดที่ใช้งาน สูตรนี้สมมติว่าใช้ลวดกลมและมุมพิตช์มีค่าน้อยมาก.

ปัจจัยการแก้ไขของ Wahl คืออะไร?

ค่าแฟกเตอร์ Wahl Kw อธิบายถึงความโค้งและผลกระทบจากการเฉือนโดยตรงในสปริงขด Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0.615/C โดยที่ C = D/d คือดัชนีสปริง ค่านี้จะเพิ่มความเค้นเฉือนที่คำนวณได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับดัชนีสปริงต่ำ (ขดลวดแน่น).

ฉันควรตั้งเป้าหมายดัชนี C ในช่วงฤดูใบไม้ผลิที่เท่าไหร่ดี?

ค่าดัชนีสปริง C = D/d ระหว่าง 4 ถึง 12 ถือเป็นเรื่องปกติ C < 4 ทำให้การผลิตสปริงทำได้ยากและก่อให้เกิดความเค้นสูง C > ค่า C 12 อาจทำให้เกิดการพันกันและการโก่งงอได้ ค่า C = 6–10 เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่.

ความสูงที่แน่นอนคืออะไร และทำไมจึงสำคัญ?

ความสูงเมื่อถูกบีบอัดจนสุด (Solid height) คือความยาวของสปริงเมื่อถูกบีบอัดจนขดลวดทุกขดสัมผัสกัน โดยมีความยาวเท่ากับ (จำนวนขดลวดทั้งหมด) × เส้นผ่านศูนย์กลางของลวด ห้ามบีบอัดสปริงจนสุดความสูงขณะใช้งาน มิเช่นนั้นจะเกิดการเสียรูปถาวร (plastic deformation).

ฉันควรใช้ค่าโมดูลัสเฉือน G ค่าใด?

ค่าทั่วไป: ลวดดนตรี (ASTM A228) G ≈ 79.3 GPa, สแตนเลส 302 G ≈ 69 GPa, โครมวานาเดียม G ≈ 77.2 GPa, ฟอสฟอร์บรอนซ์ G ≈ 41.4 GPa ค่า G จะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามอุณหภูมิและเส้นผ่านศูนย์กลางของลวด.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี #064

เครื่องคำนวณการออกแบบสปริงอัดแบบเกลียว

ออกแบบสปริงอัดแบบเกลียว ป้อนค่าเส้นผ่านศูนย์กลางลวด เส้นผ่านศูนย์กลางขดลวด ความยาวอิสระ จำนวนขดลวดที่ใช้งาน และโมดูลัสเฉือน เพื่อคำนวณอัตราสปริง โหลดสูงสุด ความเค้นเฉือน และความสูงเมื่ออัดแน่น.

อัตราสปริง k ปัจจัยวาล คำนวณอัตโนมัติ

เส้นผ่านศูนย์กลางลวด d (mm)

เส้นผ่านศูนย์กลางขดลวดเฉลี่ย D (mm)

ความยาวอิสระ L₀ (mm)

จำนวนขดที่ทำงาน n

วัสดุ (โมดูลัสเฉือน G)

รูปแบบปลาย

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

ผลลัพธ์

อัตราสปริง k

—

แรงสูงสุดเมื่อสปริงตัน (F_ตัน)

—

ความเค้นเฉือนสูงสุด τ (พร้อม Kw)

—

ความสูงตัน

—

ดัชนีสปริง C

—

ตัวประกอบ Wahl K_w

—

โปรไฟล์สปริง

อัตราสปริง

ความเค้นเฉือนพร้อมการแก้ไขแบบ Wahl

ปัจจัยวาล

โดยที่ C = D/d คือดัชนีสปริง.

ความสูงตัน

วัสดุ	G (GPa)	การใช้งานทั่วไป
Music Wire (A228)	79.3	ใช้งานทั่วไป ทนความล้าได้สูง
โครม-วาเนเดียม	77.2	แรงเค้นสูงและแรงกระแทก
สแตนเลส 302	69.0	ความต้านทานการกัดกร่อน
ฟอสเฟอร์บรอนซ์	41.4	ไฟฟ้า ไม่ใช่แม่เหล็ก
เบริลเลียมคอปเปอร์	44.8	ไม่ก่อให้เกิดประกายไฟ นำไฟฟ้าได้

ตัวอย่าง — สปริงลวดดนตรี

ที่ให้ไว้: 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

ความสูงตัน = (10+2) × 4 = 48 mm → ระยะยุบ = 80 − 48 = 32 mm

F_ตัน = 9.39 × 32 = 300.5 นิวตัน

⚠️ หมายเหตุ: ห้ามบีบสปริงจนสุดความสูงขณะใช้งาน ออกแบบระยะการเคลื่อนที่ใช้งานให้ไม่เกิน 80% ของระยะการโก่งตัวที่ใช้งานได้ ตรวจสอบการโก่งงอหากความยาวอิสระ/เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย > 4.