How Do You Calculate an Extension Spring's Rate?

You've chosen a spring, but it's too stiff or too weak. Bíonn drochfheidhmíocht mar thoradh ar an gcluiche buille faoi thuairim seo, teipeanna táirge, agus athdhearadh costasach, stop a chur le do thionscadal agus tú ag cuardach réiteach.

The spring rate is calculated using a formula that considers the material's shear modulus (G), trastomhas sreang[^1] (d), meántrastomhas coil[^2] (D), agus líon na cornaí gníomhacha (Cheana féin). These physical properties directly determine the spring's stiffness.

I've seen countless projects get delayed simply because the spring rate was an afterthought. Dearfaidh innealtóir tionól iomlán agus ansin déanfaidh sé iarracht teacht ar sprionga stoic a oireann dó, ach a fháil amach nach bhfuil an ráta ceart ag aon duine. Ag LINSPRING, tosaímid i gcónaí leis an bhfórsa atá ag teastáil. Trí na riachtanacha a ríomh ráta earraigh[^3] ar dtús, is féidir linn earrach a dhearadh a sheachadann an fheidhmíocht chruinn atá ag teastáil, shábháil ár gcliaint am, airgead, agus a lán de frustrachas. Let's look at how this calculation is done.

Cad í an Phríomhfhoirmle chun Ráta an Earraigh a Ríomh?

Feiceann tú an ráta earraigh[^3] foirmle, agus tá cuma imeaglach air. You're worried that if you misinterpret just one of the variables, beidh do ríomh iomlán mícheart, as a dtagann fréamhshamhlacha amú.

Is é an fhoirmle bunscoile: *k = (G d⁴) / (8 D³ Cheana féin)**. Seans go bhfuil cuma casta air, but it's just a combination of the spring's material (G), a sreang (d), a céimseata (D), agus a líon cornaí (Cheana féin).

Is minic a deirim le hinnealtóirí nua ar m’fhoireann gan a bheith scanraithe faoin bhfoirmle seo. Smaoinigh air mar chos. Is iad na comhábhair d'ábhar, sreang, agus toisí corna. Is í an fhoirmle an sraith treoracha a insíonn duit conas a rachaidh na comhábhair sin le chéile chun an "blas" deiridh a tháirgeadh," which is your spring's stiffness. The most important thing I've learned is how powerful the trastomhas sreang[^1] (d) tá. Because it's raised to the fourth power, beidh tionchar ollmhór ag fiú athrú beag ar mhéid na sreinge ar an ráta earrach deiridh. It's the most critical ingredient in the entire recipe.

Gach Athróg san Fhoirmle a Thuiscint

Léiríonn gach cuid den fhoirmle tréith fhisiceach ar leith den lingeán. Tá sé ríthábhachtach gach ceann acu a fháil i gceart chun toradh cruinn a fháil. Is iad an dá fhachtóir is mó tionchair ná trastomhas na sreinge agus an meántrastomhas coil.

• Modal Rgidity (G): Is airí de chuid an ábhair féin é seo, a léiríonn a fhriotaíocht in aghaidh casadh. Le haghaidh cruach, it's around 11.5 milliún psi.
• Trastomhas Sreang (d): Tiús na sreinge earrach. Tá an éifeacht is mó aige seo ar an ráta.
• Meán Trastomhas Coil (D): Trastomhas meán na cornaí, arna ríomh mar an Trastomhas Amuigh lúide Trastomhas Sreanga amháin.
• Coils Gníomhacha (Cheana féin): Líon na cornaí i gcorp an earraigh atá saor chun síneadh.

Conas a Chinneann tú i gceart Líon na gCornaí Gníomhacha?

Rinne tú líon iomlán na gcorna a chomhaireamh ó cheann go ceann. Ach nuair a úsáideann tú an uimhir sin san fhoirmle, do ríomh ráta earraigh[^3] doesn't match the test data.

Is botún coitianta é seo. Líon na cornaí gníomhacha (Cheana féin) ní áirítear ach na cornaí i gcorp an earraigh. The end hooks or loops are not considered active because they do not contribute to the spring's deflection.

D'oibrigh mé uair amháin le cliant a bhí ag dearadh earrach le haghaidh iall madraí inghnóthaithe. Rinne siad a gcuid ríomhaireachtaí féin agus chuir siad líníocht chugainn. Ba mhór an ráta earraigh a shonraigh siad, i bhfad níos ísle ná mar a thuar an fhoirmle dá ndearadh. Chuir mé glaoch orthu, agus shiúil muid tríd an ríomh le chéile. Iompaigh sé amach go raibh siad san áireamh na cornaí a bhí an deireadh crúcaí i gcuid "active coils[^5]" comhaireamh. Tá na crúcaí ann chun an t-ualach a aistriú, gan síneadh. Nuair a cheartaigh muid an uimhir amháin sin, mheaitseáil ár n-áirimh go foirfe. Bhí muid in ann an dearadh a choigeartú ansin chun an réidh a thabhairt dóibh, tarraingt mhín a bhí uathu don iall.

Coil Coirp vs. Lúb Deireadh

Tá an t-idirdhealú idir cornaí gníomhacha agus neamhghníomhacha bunaithe ar a bhfeidhm. Ní mheastar ach na cornaí atá saor chun casadh faoi ualach a bheith gníomhach.

• Coils Coirp: Is iad seo na cornaí príomhúla a fhoirmíonn fad an lingeáin. Nuair a bheidh tú ag tarraingt ar an earraigh, na cornaí un-casadh beagán, agus is é sin a chruthaíonn an síneadh. Dá bhrí sin, tá siad go léir gníomhach.
• Deireadh Dubháin/Lúba: Cruthaítear iad seo ón gcorna deiridh nó dhó ar gach foirceann. Is é an post atá acu ná an t-earrach a cheangal le do chomhthionól. They transfer force but are not designed to flex or contribute to the spring's travel. Meastar go bhfuil siad “marbh" nó iactive coils[^5]. Mar sin, le haghaidh earrach síneadh caighdeánach, Na = líon na gcorna sa chorp.

Conas is Féidir Leat Ráta a Ríomh ó Earrach Fisiciúil?

Tá earrach agat, but you don't know its specifications. Ní mór duit a ráta a fháil gan na líníochtaí dearaidh a bheith agat nó an t-ábhar a bheith ar eolas agat, rud a fhágann go bhfuil sé dodhéanta an fhoirmle a úsáid.

Is féidir leat an ráta a chinneadh go turgnamhach le tástáil shimplí dhá phointe. Tomhais an fórsa a theastaíonn chun an sprionga a shíneadh go dhá fhad éagsúla. Tá an ráta earraigh[^3] an bhfuil an t-athrú fórsa roinnte ar an athrú ar fhad.

Seo rud a dhéanaimid inár saotharlann cáilíochta gach lá. It's the most practical and reliable way to verify a spring's rate. Bhí custaiméir agam a bhí ag iarraidh earrach briste a athsholáthar i bpíosa sean-trealamh feirme. Bhí an monaróir bunaidh as gnó, agus ní raibh aon líníochtaí. Chuir sé an t-earrach briste chugainn. We couldn't use the design formula because we weren't 100% cinnte den ábhar. Ina áit sin, cuirimid ar ár tástálaí ualaigh é. Thomhaiseamar an t-ualach ag orlach taistil agus ag dhá orlach taistil. Trí na fórsaí agus na faid a dhealú, ríomhamar an ráta beacht earraigh. As sin, d'fhéadfaimis athsholáthar foirfe a mhonarú.

An Modh Tástála Dhá Phointe

Tá an modh seo simplí agus níl ag teastáil ach uirlisí tomhais bunúsacha.

1. Pointe Tomhais 1: Síneadh an sprionga go fad aitheanta (L1) agus an fórsa a thaifeadadh (F1).
2. Pointe Tomhais 2: Sín an lingeán níos faide go dtí an dara fad aitheanta (L2) agus an fórsa a thaifeadadh (F2).
3. Ríomh an Ráta (k): Bain úsáid as an fhoirmle: k = (F2 - F1) / (L2 - L1).

Mar shampla, má léiríonn earrach ualach de 20 lbs ag 4 orlach agus 30 lbs ag 6 orlach:

• Athrú i bhFórsa = 30 lb - 20 lbs = 10 lb
• Athrú ar Fad = 6 orlach - 4 orlach = 2 orlach
• Ráta an Earraigh (k) = 10 lb / 2 orlach = 5 lbs/orlach

Conclúid

You can calculate an extension spring's rate theoretically using its physical dimensions and material, nó go praiticiúil trína thástáil. Tá an dá mhodh riachtanach le haghaidh dearadh agus fíorú earrach cruinn.

[^1]: Foghlaim conas a théann trastomhas sreinge i bhfeidhm go mór ar stiffness an earraigh agus ar fheidhmiúlacht iomlán.
[^2]: Faigh amach an tábhacht a bhaineann le meántrastomhas corna chun tréithe agus feidhmíocht an earraigh a chinneadh.
[^3]: Tá sé ríthábhachtach an fhoirmle ráta earraigh a thuiscint chun spriongaí éifeachtacha a dhearadh a chomhlíonann riachtanais feidhmíochta sonracha.
[^4]: Faigh léargais ar Modulus Rigidity agus a ról i roghnú ábhar le haghaidh spriongaí.
[^5]: Tá sé riachtanach cornaí gníomhacha a thuiscint le haghaidh ríomh cruinn agus dearadh éifeachtach an earraigh.