Quay lại danh sách máy tính

Máy tính độ cứng lò xo tương đương

Tính độ cứng kết hợp cho lò xo nối tiếp hoặc song song

Các thông số tính toán

Dựa trên các nguyên tắc của ISO 26909 và Luật Hooke

Hệ mét

Hệ thống Đế quốc

Kết quả tính toán

Độ cứng tương đương:
—

Tổng số tuân thủ:
—

Phân phối lực:
—

Phân phối độ lệch:
—

Phân tích hệ thống:

Máy tính hoạt động như thế nào

Lò xo song song

Khi các lò xo được sắp xếp cạnh nhau (song song), chúng chia đều tải trọng:

k_eq = k₁ + k₂ + k₃ + … + k_n

Đặc trưng:

Độ cứng tổng thể tăng lên
Độ lệch giống nhau cho tất cả các lò xo
Lực được phân bổ giữa các lò xo
Được sử dụng để tăng khả năng chịu tải

Lò xo trong chuỗi

Khi các lò xo được nối liền nhau (nối tiếp), chúng sẽ chịu cùng một lực:

1/k_eq = 1/k₁ + 1/k₂ + 1/k₃ + … + 1/k_n

Đặc trưng:

Độ cứng tổng thể giảm
Cùng một lực tác dụng qua tất cả các lò xo
Độ võng tổng thể là tổng của các độ võng riêng lẻ
Được sử dụng để tăng phạm vi làm việc

Cấu hình hỗn hợp

Các sắp xếp phức tạp kết hợp các kết nối nối tiếp và song song:

Đầu tiên hãy tính các nhóm song song
Sau đó tính toán các tổ hợp chuỗi
Làm việc từ trong ra ngoài đối với các cấu hình lồng nhau

Các loại và ứng dụng của lò xo

Lò xo nén: Phổ biến nhất, chống lại lực nén
Lò xo kéo dài: Chịu lực kéo, có lực căng ban đầu
Lò xo xoắn: Chống lại lực quay, k tính bằng N·m/rad
Lò xo đĩa: Khả năng chịu tải cao trong không gian nhỏ, phi tuyến tính

Những cân nhắc quan trọng

Tốc độ lò xo có thể thay đổi theo độ lệch (lò xo không tuyến tính)
Xem xét sự ràng buộc của cuộn dây trong lò xo nén
Tính đến lực căng ban đầu của lò xo giãn
Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ cứng của lò xo
Tuổi thọ chịu mỏi phụ thuộc vào phạm vi ứng suất

Ứng dụng thực tế

Cách ly rung động: Lò xo loạt cho tần số thấp hơn
Chia sẻ tải: Lò xo song song cho tải trọng nặng
Tinh chỉnh: Cấu hình hỗn hợp cho các đặc điểm cụ thể
Sự dư thừa: Nhiều lò xo đảm bảo an toàn

📘 Máy tính độ cứng của lò xo

Tính độ cứng tương đương của nhiều lò xo theo cấu hình nối tiếp, song song hoặc kết hợp.
Song song: k = k₁ + k₂ + … | Chuỗi: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + …

💼 Ứng dụng

Cách ly rung động máy nén: Tần số fn cần thiết = 5 Hz, khối lượng 1200 kg. Lực căng k = 118 kN/m. Giải pháp: 4 lò xo song song, mỗi lò xo có trọng lượng 29,5 kN/m.
Hệ thống treo dụng cụ: Có lò xo 5000 N/m, cần 2000 N/m. Giải pháp: 2 lò xo nối tiếp → k = 2500 N/m. Thêm điều chỉnh để tinh chỉnh.
Cách ly hai giai đoạn: Phía trên: 4 lò xo × 10000 N/m song song = 40 kN/m. Phía dưới: 4 × 8000 N/m = 32 kN/m. Các giai đoạn nối tiếp → lực tác dụng ~18 kN/m.
Thay thế khẩn cấp: Lò xo bị gãy 12000 N/m. Chỉ còn 6000 N/m. Giải pháp: 2 lò xo song song = 12000 N/m ✓

Công thức mùa xuân:

Lò xo xoắn: k = Gd⁴ / (8D³n) trong đó G = mô đun cắt (thép 80 GPa), d = Ø dây, D = Ø cuộn dây trung bình, n = cuộn dây hoạt động