Paano kinakalkula ang spring rate?

Ang spring rate k para sa isang helical compression spring ay k = Gd⁴/(8D³n), kung saan ang G ay ang shear modulus, d ay ang diameter ng wire, D ay ang mean coil diameter, at n ay ang bilang ng aktibong coil. Ang formula na ito ay isinasaalang-alang ang bilog na wire at hindi pinapansin ang pitch angle.

Ano ang Wahl correction factor?

Ang Wahl factor na Kw ay isinasaalang-alang ang mga epekto ng curvature at direct shear sa mga helical spring. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0.615/C, kung saan ang C = D/d ay ang spring index. Pinapataas nito ang kinakalkula na shear stress, lalo na para sa maliliit na spring index (mataas ang density ng coil).

Anong spring index na C ang dapat kong target?

Ang spring index na C = D/d na nasa pagitan ng 4 at 12 ay karaniwan. C 12 ay maaaring magdulot ng pagsasabid at buckling. Ang C = 6–10 ay pinakamainam para sa karamihan ng mga aplikasyon.

Ano ang solid height at bakit ito mahalaga?

Ang solid height ay ang haba ng spring kapag ganap na naka-compress upang magdikit ang lahat ng coil. Ito ay katumbas ng (kabuuang bilang ng coil) × diameter ng wire. Ang spring ay hindi dapat i-compress hanggang sa solid height sa panahon ng operasyon, o magaganap ang permanent set (plastic deformation).

Anong shear modulus na G ang dapat kong gamitin?

Mga karaniwang halaga: Music wire (ASTM A228) G ≈ 79.3 GPa, Stainless 302 G ≈ 69 GPa, Chrome-vanadium G ≈ 77.2 GPa, Phosphor bronze G ≈ 41.4 GPa. Bahagyang nagbabago ang G ayon sa temperatura at diameter ng wire.

Libreng Engineering Tool #064

Helical Compression Spring Design Calculator

Mag-disenyo ng mga helical compression spring. Ilagay ang diameter ng wire, diameter ng coil, free length, aktibong coil, at shear modulus upang kalkulahin ang spring rate, maximum na load, shear stress, at solid height.

Spring Rate k Wahl Factor Auto-Calc

Diameter ng Wire d (mm)

Mean Coil Diameter D (mm)

Free Length L₀ (mm)

Active Coils n

Materyales (Modulus ng Shear G)

End Type

Quick presets

Results

Spring Rate k

—

Max Load at Solid (F_solid)

—

Max Shear Stress τ (na may Kw)

—

Solid Height

—

Spring Index C

—

Wahl Factor K_w

—

Spring Profile

Spring Rate

Shear Stress na may Wahl Correction

Wahl Factor

kung saan ang C = D/d ay ang spring index.

Solid Height

Material	G (GPa)	Typical Use
Music Wire (A228)	79.3	General purpose, high fatigue life
Chrome-Vanadium	77.2	High-stress, shock loads
Stainless 302	69.0	Corrosion resistance
Phosphor Bronze	41.4	Elektrikal, hindi magnetic
Beryllium Copper	44.8	Non-sparking, conductive

Halimbawa — Music Wire Spring

Given: 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

Solid height = (10+2) × 4 = 48 mm → Travel = 80 − 48 = 32 mm

F_solid = 9.39 × 32 = 300.5 N

⚠️ Note: Huwag kailanman i-compress ang isang spring hanggang sa solid height sa panahon ng operasyon. Idisenyong ang working travel sa ≤80% ng available deflection. Suriin ang buckling kung ang free length/mean diameter ay > 4.