احسب معدل الزنبرك k = Gd⁴/(8D³Na)، والانحراف، ومؤشر الزنبرك، وإجهاد القص المصحح بـ Wahl، والارتفاع المصمت لزنبرك ضغط حلزوني بسلك مستدير.
أدخل قطر السلك وقطر اللفة المتوسط واللفات الفعالة والمادة والقوة للحصول على المعدل والانحراف والإجهاد.
حول هذه الأداة
حاسبة زنبرك الضغط الحلزوني أداة مجانية تعمل داخل المتصفح تحسب الخصائص الميكانيكية لزنبرك ضغط حلزوني بسلك مستدير من هندسته ومادته. تُرجع معدل الزنبرك k = G·d⁴/(8·D³·Na)، والانحراف تحت قوة معطاة، ومؤشر الزنبرك، وإجهاد القص المصحح بـ Wahl، والارتفاع المصمت. أدخل قطر السلك d، وقطر اللفة المتوسط D، وعدد اللفات الفعالة Na، والقوة المطبقة F. يُحسب كل شيء محليًا في متصفحك.
المعدل هو k = G·d⁴/(8·D³·Na)، حيث G معامل قص المادة — سلك الموسيقى نحو 79.3 GPa والفولاذ المقاوم للصدأ نحو 69 GPa، أو يمكنك إدخال قيمة مخصصة. يتبع الانحراف من قانون هوك كـ x = F/k. يصف مؤشر الزنبرك C = D/d نسب اللفة، ويراعي عامل تصحيح Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C الإجهاد الإضافي على السطح الداخلي للفة، معطيًا أقصى إجهاد قص τ = Kw·8·F·D/(π·d³). إذا أدخلت عدد اللفات الكلي Nt، فالارتفاع المصمت (المضغوط كليًا) هو Ls = d·Nt. اعمل بالنظام الدولي (mm، N) بمعدل بـ N/mm وإجهاد بـ MPa، أو الإمبراطوري (in، lbf) بمعدل بـ lbf/in وإجهاد بـ psi.
كمثال محلول، زنبرك سلك موسيقى (G = 79.3 GPa) بـ d = 2 mm، وD = 15 mm، وNa = 8 لفات فعالة له معدل k = 79,300 × 2⁴ / (8 × 15³ × 8) ≈ 5.87 N/mm، فتضغطه قوة 50 N نحو 8.5 mm. مؤشره C = 7.5 يعطي عامل Wahl قرب 1.20 وإجهاد قص مصحح نحو 285 MPa. أبقِ إجهاد التشغيل ضمن المسموح للمادة لتجنب الترسّب والكلال.
الأسئلة الشائعة
كيف يُحسب معدل الزنبرك؟
معدل زنبرك الضغط الحلزوني بسلك مستدير هو k = G·d⁴/(8·D³·Na)، حيث G معامل القص، وd قطر السلك، وD قطر اللفة المتوسط، وNa عدد اللفات الفعالة. لأن المعدل يتناسب مع d⁴ وعكسيًا مع D³، تغيرات صغيرة في قطر السلك أو اللفة تُزيح الصلابة بحدة.
ما هو مؤشر الزنبرك وعامل Wahl؟
مؤشر الزنبرك C = D/d هو نسبة قطر اللفة المتوسط إلى قطر السلك، عادةً 4–12. يرفع تصحيح Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C إجهاد القص الاسمي ليراعي الانحناء والقص المباشر على السطح الداخلي للفة، معطيًا τ = Kw·8·F·D/(π·d³).
أي معامل قص ينبغي أن أستخدمه؟
استخدم معامل قص المادة G: نحو 79.3 GPa (11.5 Mpsi) لسلك الموسيقى والفولاذ الكربوني المسحوب بقوة، ونحو 69 GPa (10 Mpsi) للفولاذ المقاوم للصدأ 302/304. اختر الإعداد المسبق المطابق لسلكك، أو اختر مخصص وأدخل G بـ GPa للسبائك الأخرى.
ما هو الارتفاع المصمت؟
الارتفاع المصمت Ls هو طول الزنبرك عند ضغطه كليًا حتى تتلامس اللفات، محسوبًا هنا كـ Ls = d·Nt من قطر السلك وعدد اللفات الكلي Nt. يحدد أدنى طول وأقصى انحراف قابل للاستخدام؛ يجب ألا يُضغط الزنبرك أبدًا دون ارتفاعه المصمت في الخدمة.