How Do You Calculate an Extension Spring's Load?
You need a spring that pulls with a specific force, ach tha do àireamhachadh dheth. Tha na pàirtean a 'faireachdainn ro sgaoilte no ro theann, agus tha thu an cunnart dealbhadh a tha neo-earbsach no a dh’ fhàilnicheas gu tur.
Tha an luchd iomlan de fhuaran leudachaidh air a thomhas leis an fhoirmle seo: Luchdaich = (Ìre an Earraich × Astar Siubhail) + Tòiseachadh Tòiseachaidh[^1]n](https://www.acxesspring.com/initial-tension-in-extension-springs.html?srsltid=AfmBOoqIOZdbYGa2dxloEt1N1MVBsBVWbRRAne-8F6W4-_GoP9_Vgr3o)[^2]. Tha seo a’ toirt cunntas air an dà chuid an fheachd bho bhith a’ sìneadh agus an fheachd ro-luchdaichte a chaidh a thogail a-steach don earrach.
Anns mo 14 bliadhnaichean de bhith a’ cuideachadh innleadairean le bhith a’ dealbhadh fuarain àbhaisteach, is e an tobar mearachd as cumanta a bhith a’ dìochuimhneachadh aon phàirt den fhoirmle shìmplidh sin. Bidh mòran dhaoine a 'cuimseachadh a-mhàin air ìre an earraich agus dè cho fada' sa tha e a 'sìneadh, gu tur a’ seachnadh an teannachadh tùsail. Is e an fheachd falaichte seo gu tric an eadar-dhealachadh eadar inneal a tha a’ faireachdainn freagairteach agus fear a tha a’ faireachdainn sloppy agus saor. Nach bris sinn sìos mar a gheibh sinn an àireamhachadh seo ceart a h-uile turas.
What's the Fundamental Formula for Spring Load?
Dh'obraich thu a-mach an fheachd a' cleachdadh dìreach ìre an earraich agus an astar. Nise, feumaidh am prototype corporra agad tòrr a bharrachd feachd airson obrachadh na bha dùil agad, cuir às do dhealbhadh gu lèir.
Tha am foirmle ceart Luchdaich = (Ìre an Earraich × Siubhal) + Tòiseachadh Tòiseachaidh. Feumaidh tu an ro-luchd tòiseachaidh a chuir ris (Tòiseachadh Tòiseachaidh) ris an fhorsa a tha air a chruthachadh le sìneadh (Ìre an Earraich × Siubhal) gus an fhìor neart iomlan a lorg.
Tha cuimhne agam a bhith ag obair le neach-tòiseachaidh a bha a’ leasachadh pìos ùr de uidheamachd fallaineachd. Bha an dealbhadh aca an urra ri fuaran a’ toirt seachad rèidh, àrdachadh an aghaidh. Bha na ciad prototypes aca a’ faireachdainn uamhasach. Bha "sòn marbh ann" aig toiseach an tarraing mus do thòisich fìor strì sam bith a-steach. Bha iad air dìochuimhneachadh gu tur mun chiad teannachadh anns an àireamhachadh aca. Cha tug iad cunntas ach air ìre an earraich. Rinn sinn ath-dhealbhadh air an earrach le luach teannachaidh tùsail sònraichte. Rinn seo cinnteach gun robh an neach-cleachdaidh a’ faireachdainn an-aghaidh sa bhad, agus bha an luchd iomlan aig an leudachadh iomlan a rèir an targaid. Thug an aon atharrachadh sin air an toradh faireachdainn proifeasanta agus àrd-inbhe.
Na Trì Prìomh Chaochladairean
Gus àireamhachadh an luchd, feumaidh tu trì luachan sònraichte a thuigsinn. Tha pàirt chudromach aig gach fear ann an coileanadh deireannach an earraich.
- Ìre an Earraich (k)[^3]: This is the spring's stiffness, air a thomhas ann am feachd gach aonad astair (e.g., lbs/òirleach no N/mm). Tha e ag innse dhut na tha de fhorsa a bharrachd a dhìth airson gach òirleach no millimeatair a shìneas tu as t-earrach.
- Siubhal (X)[^4]: Is e so an t-astar a tha an t-earrach air a shìneadh o a thàmh, no "saor," fad.
- Tòiseachadh Tòiseachaidh[^2] (IT): Is e seo am feachd a thèid a fhuarachadh a-steach don earrach rè saothrachadh. It's the load you must apply just to separate the coils before it even starts to stretch.
| Caochlaideach | samhladh | Tuairisgeul |
|---|---|---|
| Ìre an Earraich | k | Neart an earraich. |
| Astar Siubhail | X | Dè cho fada 'sa tha an t-earrach air a shìneadh bhon fhad saor. |
| Tòiseachadh Tòiseachaidh[^2] | IT | Tha an feachd ro-luchdaichte[^5] a' cumail na coilich ri chèile aig fois. |
Carson a tha Tòiseachadh Tòiseachaidh[^2] am mearachd as cumanta?
Your spring isn't engaging when you need it to. Tha dàil follaiseach ann mus tòisich e a’ tarraing, a tha ag adhbhrachadh giùlan neo-chunbhalach nad bhodhaig co-chruinneachadh meacanaigeach[^6].
Tha an dàil seo mar thoradh air teannachadh tùsail ìosal no ceàrr. Is e am feachd ro-luchdachaidh seo an caochladair as trice air a bheilear a’ dearmad, ach tha e a’ dearbhadh an luchd a tha a dhìth mus tòisich an t-earrach eadhon a’ sìneadh, directly impacting the system's responsiveness.
One of the clearest examples I've seen was for a simple screen door closer. A hardware company came to us because their new door closers weren't working. The doors wouldn't fully latch shut. Bha ìre earraich làidir gu leòr aig an earrach a dhealbhaich iad, ach cha mhòr nach robh teannachadh sam bith ann bho thùs. Bha seo a 'ciallachadh sin airson na beagan òirlich de shiubhal mu dheireadh, mar a dh'fhàs an t-earrach na bu ghiorra, thuit an luchd gu faisg air neoni. Cha robh “snap mu dheireadh ann" gus an doras a tharraing a-steach don latch. Rinn sinn fuaran ùr leis an aon ìre ach chuir sinn tòrr teannachadh tùsail ris. Thug an t-atharrachadh beag sin seachad an tarraing leantainneach a dh’ fheumar gus an doras a cheangal gu tèarainte a h-uile turas.
Cò às a tha an teannachadh tùsail a’ tighinn
Chan e tubaist a th’ ann an teannachadh tùsail; tha e na fheart a chaidh a chruthachadh a dh’aona ghnothach tron phròiseas saothrachaidh.
- Am pròiseas coiling: Seach gu bheil uèir an earraich ga fhuarachadh air inneal, tha e beagan toinnte. Seo cuideam torsional[^7] is e sin a tha a’ brùthadh na coil gu teann an aghaidh a chèile.
- Gnìomh: Tha an neart togte seo feumail airson mòran thagraidhean. Bidh e a 'cumail co-chruinneachaidhean teann, a 'cur casg air crathadh bho chreathadh, agus a’ dèanamh cinnteach à tha uidheamachd air a chumail gu tèarainte[^8] 'na àite-tàimh. Is e feachd iomlan an earraich agad an-còmhnaidh suim a’ chiad fheachd seo agus an fheachd bho shìneadh.
| Taobh | Earrach le teannachadh tòiseachaidh àrd | Earrach le ìosal Tòiseachadh Tòiseachaidh[^2] |
|---|---|---|
| Aig Rest | Tha coilearan air an cumail còmhla gu math teann. | Tha coilearan suathadh ach dealachadh gu furasta. |
| Tarraing an toiseach | Tha feum air neart mòr dìreach airson tòiseachadh air sìneadh. | Tha feum air glè bheag de fhorsa gus tòiseachadh air sìneadh. |
| Cleachdadh Coitcheann | Screen doors, trampolines, siostaman a ghabhas toirt air ais. | Sensitive instruments, counterbalance systems. |
Mar a chuireas tu am foirmle ri duilgheadas san t-saoghal fhìor?
Tha coltas eas-chruthach air an fhoirmle. You're not confident about how to plug in your own numbers and get a reliable answer for your specific application, ag adhbhrachadh dàil sa phròiseact agad.
Faodaidh tu am foirmle a chuir an sàs ann an dòigh shìmplidh, pròiseas ceum air cheum. A’ chiad, define your spring's properties (ìre, teannachadh tùsail, fad saor). An uair sin, dearbhaich d’ fhad obrachaidh gus siubhal a thomhas. Mu dheireadh thall, cuir a-steach na luachan sin san fhoirmle.
O chionn ghoirid dh’ obraich sinn le innleadair chàraichean a bha a’ dealbhadh latch làn earraich airson roinn miotag. Bha na sònrachaidhean gu math mionaideach. Dh'fheumadh an latch a bhith a 'faireachdainn tèarainte ach cuideachd a bhith furasta fhosgladh. Thug an t-innleadair dhuinn an dearbh luchd a bha a dhìth orra aig an t-suidheachadh làn latched. Chleachd sinn am foirmle àireamhachaidh luchd air chùl. Bha fios againn air an luchd a bha a dhìth agus an astar siubhail, gus am b’ urrainn dhuinn obrachadh air ais gus am measgachadh foirfe de reat earraich agus teannachadh tùsail a shònrachadh. Tha an "dealbhadh-às-àireamhachadh seo" shàbhail dòigh-obrach mòran deuchainn is mearachd le prototypes fiosaigeach agus thug e gu cuairt dheireannach iad, ag obair pàirt fada nas luaithe.
Eisimpleir àireamhachaidh ceum air cheum
Let's walk through a complete example.
Smaoinich gu bheil fuaran agad leis na mion-chomharrachadh a leanas:
- Fad an-asgaidh (L₀): 2 òirlich
- Ìre an Earraich (k)[^3]: 10 lbs / òirleach
- Tòiseachadh Tòiseachaidh (IT): 5 lbs
Ceist: Dè an luchd iomlan nuair a tha an t-earrach air a shìneadh gu fad leudaichte (L₁) à 6 òirlich?
-
Obraich a-mach an t-astar siubhail (X):
Travel = Extended Length - Free Length
X = 6 inches - 2 inches = 4 inches -
Obraich a-mach an luchd bho shìneadh:
Load from Travel = Spring Rate × Travel
Load from Travel = 10 lbs/inch × 4 inches = 40 lbs -
Obraich a-mach an t-uallach iomlan:
Total Load = Load from Travel + [Initial Tension](https://www.acxesspring.com/initial-tension-in-extension-springs.html?srsltid=AfmBOoqIOZdbYGa2dxloEt1N1MVBsBVWbRRAne-8F6W4-_GoP9_Vgr3o)[^2]
Total Load = 40 lbs + 5 lbs = 45 lbs
Tha am freagairt mu dheireadh 45 lbs.
| Ceum | Àireamhachadh | Toradh |
|---|---|---|
| 1. Lorg Siubhal (X)[^4] | 6" (L₁) - 2" (L₀) |
4 inches |
| 2. Lorg Load bho Travel | 10 lbs/inch (k) * 4" (X) |
40 lbs |
| 3. Lorg Iomlan Load | 40 lbs + 5 lbs (IT) |
45 lbs |
Co-dhùnadh
To calculate an extension spring's load, feumaidh tu am foirmle slàn a chleachdadh. Cuir an-còmhnaidh an teannachadh tùsail ris an fheachd a thig bho ìre an earraich agus siubhal airson toradh ceart.
[^1]: Tha tuigse air an fhoirmle seo deatamach airson dealbhadh agus coileanadh earraich ceart.
[^2]: Ionnsaich mar a bheir teannachadh tùsail buaidh air coileanadh earraich agus freagairteachd ann an siostaman meacanaigeach.
[^3]: Faigh a-mach mar a tha ìre an earraich a’ toirt buaidh air stiffness agus comas luchdan fuarain.
[^4]: Tha tuigse air astar siubhail deatamach gus dèanamh cinnteach gu bheil an earrach agad ag obair gu h-èifeachdach.
[^5]: Dèan sgrùdadh air cho cudromach sa tha feachd ro-luchdaichte ann a bhith a’ coileanadh giùlan an earraich a tha thu ag iarraidh.
[^6]: Ionnsaich mar as urrainn do àireamhachadh ceart luchdan earraich cur ri earbsachd co-chruinneachaidhean meacanaigeach.
[^7]: Tha tuigse air cuideam torsional deatamach airson dèanamh cinnteach à càileachd agus coileanadh fuarain.
[^8]: Ionnsaich mu cho cudromach sa tha fuarain ann a bhith a’ cumail suas seasmhachd agus gnìomhachd ann an innealan.