免费工程工具 #064
螺旋压缩弹簧设计计算器
设计螺旋压缩弹簧。输入线径、线圈直径、自由长度、有效圈数和剪切模量，以计算弹簧刚度、最大载荷、剪切应力和实心高度。
成果
弹簧刚度
考虑Wahl修正的剪切应力
瓦尔因子
其中 C = D/d 为弹簧指数。
实体高度
| 材料 | G（GPa） | 典型用途 |
|---|---|---|
| 音乐线（A228） | 79.3 | 通用型，高疲劳寿命 |
| 铬钒 | 77.2 | 高应力、冲击载荷 |
| 302不锈钢 | 69.0 | 耐腐蚀 |
| 磷青铜 | 41.4 | 电学性质，非磁性 |
| 铍铜 | 44.8 | 不产生火花，导电 |
已知： 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 牛/毫米
实心高度 = (10+2) × 4 = 48 毫米 → 行程 = 80 − 48 = 32 毫米
F压并 = 9.39 × 32 = 300.5 牛
⚠️ 注意： 在使用过程中，切勿将弹簧压缩至完全压缩状态。设计工作行程应≤可用挠度的80%。如果自由长度/平均直径>4，则应检查是否存在屈曲。
Spring rate k = Gd⁴/(8D³n), where G is shear modulus, d is wire diameter, D is mean coil diameter, and n is active coils. This assumes round wire and negligible pitch angle.
The Wahl factor Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C accounts for curvature and direct shear. C = D/d is the spring index. It increases calculated shear stress, especially for tight coils (low C).
C = 4 to 12 is typical. C < 4 is hard to manufacture with high stresses. C > 12 leads to tangling and buckling. C = 6–10 is optimal.
Solid height = total coils × wire diameter. It's the fully compressed length. Never compress to solid in service — limit working deflection to 80% of available travel.
Music wire: 79.3 GPa, Stainless 302: 69 GPa, Chrome-vanadium: 77.2 GPa, Phosphor bronze: 41.4 GPa. G varies slightly with temperature.
本页所述的操作流程由 Vibromera 团队使用 Balanset-1A（一款用于现场转子平衡的便携式双通道动平衡仪及振动分析仪）开发并经过实地测试。
专业现场平衡仪器和软件。已在50多个国家使用。
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko是一名振动分析工程师，也是Vibromera的创始人兼首席执行官。 15年多来，他一直在现场——而非在试验台上——为旋转设备进行平衡：粉碎机、工业风机、破碎机、离心机、轴和主轴。正是这些实际工作催生了Balanset系列仪器——它们被设计为一种专业人员可以随身携带到机器旁、在现场独立使用的工具，而非实验室设备。 Vibromera成立于2017年，自2023年起总部设于葡萄牙波尔图。Balanset系列产品的研发、组装与支持均在此完成。旗舰产品是Balanset-1A，一款用于单平面及双平面平衡和振动诊断的便携式分析仪。 Nikolai亲自参与客户支持工作，处理各种棘手的平衡案例，并参与软件开发。他以任何语言为全球客户提供服务。
