How Do You Calculate an Extension Spring's Rate?

You've chosen a spring, but it's too stiff or too weak. This guessing game leads to poor performance, product failures, and costly redesigns, stalling your project while you search for a solution.

The spring rate is calculated using a formula that considers the material's shear modulus (ဆ), ဝါယာကြိုးအချင်း[^1] (ဃ), mean coil diameter[^၂] (ဃ), and the number of active coils (Na). These physical properties directly determine the spring's stiffness.

I've seen countless projects get delayed simply because the spring rate was an afterthought. An engineer will design an entire assembly and then try to find a stock spring that fits, only to discover none have the right rate. At LINSPRING, we always start with the required force. By calculating the necessary နွေဦးနှုန်း[^၃] first, လိုအပ်သော တိကျသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးစွမ်းနိုင်သော စပရိန်တစ်ခုကို ကျွန်ုပ်တို့ ဒီဇိုင်းဆွဲနိုင်ပါသည်။, ကျွန်ုပ်တို့၏ဖောက်သည်များအချိန်ကိုသက်သာစေသည်။, ပိုက်ဆံ, စိတ်ပျက်စရာတွေ အများကြီးပဲ။. Let's look at how this calculation is done.

Spring Rate တွက်ချက်ခြင်းအတွက် အဓိက ဖော်မြူလာကဘာလဲ?

မင်းမြင်တယ်။ နွေဦးနှုန်း[^၃] ဖော်မြူလာ, ကြောက်စရာကောင်းပုံရသည်။. You're worried that if you misinterpret just one of the variables, မင်းရဲ့ တွက်ချက်မှု တစ်ခုလုံး မှားသွားလိမ့်မယ်။, အလဟသ ရှေ့ပြေးပုံစံများဆီသို့ ဦးတည်သည်။.

မူလပုံသေနည်းကတော့: *k= (ဆ d⁴) / (8 D³ Na)**. ရှုပ်ထွေးပုံရသည်။, but it's just a combination of the spring's material (ဆ), ၎င်း၏ဝါယာကြိုး (ဃ), ၎င်း၏ဂျီသြမေတြီ (ဃ), ၎င်း၏ကွိုင်အရေအတွက် (Na).

ဤဖော်မြူလာကြောင့် မကြောက်ကြရန် ကျွန်ုပ်၏အဖွဲ့ရှိ အင်ဂျင်နီယာအသစ်များကို မကြာခဏ ပြောပါသည်။. ဟင်းချက်နည်းတစ်ခုလို စဉ်းစားကြည့်ပါ။. ပါဝင်ပစ္စည်းများသည် သင့်ပစ္စည်းဖြစ်သည်။, ဝါယာကြိုး, နှင့် coil အတိုင်းအတာများ. ဖော်မြူလာသည် နောက်ဆုံး "အရသာကို ထုတ်လုပ်ရန် အဆိုပါ ပါဝင်ပစ္စည်းများ ပေါင်းစပ်မည်ကို ညွှန်ပြသော ညွှန်ကြားချက်အစုံဖြစ်သည်။," which is your spring's stiffness. The most important thing I've learned is how powerful the ဝါယာကြိုးအချင်း[^1] (ဃ) သည်. Because it's raised to the fourth power, ဝါယာကြိုး အရွယ်အစား သေးငယ်သော ပြောင်းလဲမှုပင်လျှင် နောက်ဆုံး စပရိန်နှုန်းအပေါ် ကြီးမားသော သက်ရောက်မှု ရှိလိမ့်မည်။. It's the most critical ingredient in the entire recipe.

Formula တွင် Variable တစ်ခုစီကို နားလည်ခြင်း။

ဖော်မြူလာ၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုစီသည် နွေဦး၏ ထူးခြားသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ လက္ခဏာကို ကိုယ်စားပြုသည်။. တစ်ခုချင်းစီကို မှန်ကန်စွာရယူခြင်းသည် တိကျသောရလဒ်တစ်ခုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။. သြဇာအရှိဆုံးအချက်နှစ်ချက်မှာ ဝါယာကြိုးအချင်းနှင့် ပျမ်းမျှကွိုင်အချင်းတို့ဖြစ်သည်။.

• တောင့်တင်းမှု၏ မော်ဂျူး (ဆ): ဤအရာသည် ပစ္စည်း၏ ပိုင်ဆိုင်မှုဖြစ်သည်။, လိမ်ရန်၎င်း၏ခုခံမှုကိုကိုယ်စားပြုသည်။. သံမဏိအတွက်, it's around 11.5 psi သန်း.
• ဝါယာအချင်း (ဃ): စပရိန်ဝါယာကြိုး၏အထူ. ယင်းသည် နှုန်းထားအပေါ် အကြီးမားဆုံးသက်ရောက်မှုရှိသည်။.
• Mean Coil Diameter (ဃ): ကွိုင်များ၏ပျမ်းမျှအချင်း, Outer Diameter ကို အနှုတ် Wire Diameter တစ်ခုအဖြစ် တွက်သည်။.
• Active Coils (Na): ဆွဲဆန့်နိုင်သော နွေဦးကိုယ်ထည်ရှိ ကွိုင်အရေအတွက်.

Active Coils အရေအတွက်ကို မှန်ကန်စွာ ဘယ်လိုသတ်မှတ်မလဲ။?

အဆုံးမှ အဆုံးအထိ ကွိုင်စုစုပေါင်း အရေအတွက်ကို သင်ရေတွက်သည်။. ဒါပေမယ့် ဖော်မြူလာမှာ အဲဒီနံပါတ်ကို သုံးတဲ့အခါ, မင်းတွက်တယ်။ နွေဦးနှုန်း[^၃] doesn't match the test data.

ဒါက ဖြစ်ရိုးဖြစ်စဉ်တစ်ခုပါ။. active coils အရေအတွက် (Na) Spring ၏ပင်မကိုယ်ထည်တွင် ကွိုင်များသာ ပါဝင်သည်။. The end hooks or loops are not considered active because they do not contribute to the spring's deflection.

တစ်ခါက ခွေးကြိုးဆွဲနိုင်တဲ့ နွေဦးပေါက်ကို ဒီဇိုင်းဆွဲတဲ့ ဖောက်သည်တစ်ယောက်နဲ့ လုပ်ခဲ့ဖူးတယ်။. သူတို့ကိုယ်တိုင် တွက်ချက်ပြီး ကျွန်တော်တို့ကို ပုံဆွဲခိုင်းတယ်။. သူတို့သတ်မှတ်ထားတဲ့ နွေဦးနှုန်းက အများကြီးပဲ။, ၎င်းတို့၏ ဒီဇိုင်းအတွက် ဖော်မြူလာ ခန့်မှန်းထားသည်ထက် များစွာ နိမ့်ကျသည်။. ငါသူတို့ကိုခေါ်တယ်။, ပြီးတော့ အတူတူ တွက်ကြည့်တယ်။. ၎င်းတို့တွင် အဆုံးချိတ်များကို ဖန်တီးပေးသော ကွိုင်များပါ၀င်ကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။ "တက်ကြွသောကွိုင်များ[^၅]" ရေတွက်. ဝန်လွှဲပြောင်းရန် ချိတ်များရှိပါသည်။, ဆွဲဆန့်ရန်မဟုတ်ပါ။. အဲဒီနံပါတ်ကို ပြင်ပြီးတာနဲ့, ကျွန်ုပ်တို့၏ တွက်ချက်မှုများသည် လုံးဝကိုက်ညီပါသည်။. ထို့နောက် ၎င်းတို့ကို ချောမွေ့စေရန် ဒီဇိုင်းကို ချိန်ညှိနိုင်ခဲ့သည်။, သူတို့လိုချင်တဲ့ ကြိုးကို ဖြည်းညှင်းစွာဆွဲတယ်။.

Body Coils vs. End Loops

Active နှင့် inactive coils အကြား ခြားနားချက်မှာ ၎င်းတို့၏ လုပ်ဆောင်မှုအပေါ် အခြေခံသည်။. ဝန်အောက်တွင် လိမ်ရန် လွတ်လွတ်လပ်လပ် လှည့်နိုင်သော ကွိုင်များကိုသာ တက်ကြွသည်ဟု ယူဆပါသည်။.

• Body Coils: ၎င်းတို့သည် စပရိန်၏ အရှည်ကို ဖန်တီးပေးသော ပင်မကွိုင်များဖြစ်သည်။. နွေဦးပေါ် ဆွဲတင်လိုက်တော့, ဤကွိုင်များကို အနည်းငယ်လှည့်ပါ။, ၎င်းသည် extension ကိုဖန်တီးသည်။. ထို့ကြောင့်, သူတို့အားလုံး တက်ကြွနေကြတယ်။.
• End Hooks/Loops: ၎င်းတို့ကို အဆုံးတစ်ခုစီတွင် နောက်ဆုံးကွိုင် သို့မဟုတ် နှစ်ခုမှ ဖွဲ့စည်းထားသည်။. သူတို့၏အလုပ်မှာ သင်၏စည်းဝေးပွဲသို့ နွေဦးပေါက်ကို ချိတ်ထားရန်ဖြစ်သည်။. They transfer force but are not designed to flex or contribute to the spring's travel. “သေပြီ” ဟု ယူဆကြသည်။" သို့မဟုတ်တက်ကြွသောကွိုင်များ[^၅]. ဒါကြောင့်, standard extension spring တစ်ခုအတွက်, Na = ခန္ဓာကိုယ်အတွင်းရှိ ကွိုင်အရေအတွက်.

Physical Spring မှ နှုန်းကို သင် မည်သို့ တွက်ချက်နိုင်မည်နည်း။?

မင်းမှာ နွေဦး, but you don't know its specifications. ဒီဇိုင်းပုံဆွဲခြင်း သို့မဟုတ် ပစ္စည်းကို မသိဘဲ ၎င်း၏နှုန်းကို သင်ရှာဖွေရန် လိုအပ်သည်။, ဖော်မြူလာကို သုံးဖို့ မဖြစ်နိုင်အောင် လုပ်တယ်။.

ရိုးရှင်းသော နှစ်မှတ်စမ်းသပ်မှုဖြင့် နှုန်းကို စမ်းသပ်ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။. နွေဦးကို မတူညီသော အလျားနှစ်ခုအထိ ဆွဲဆန့်ရန် လိုအပ်သော အင်အားကို တိုင်းတာပါ။. ဟိ နွေဦးနှုန်း[^၃] အလျားပြောင်းလဲမှုဖြင့် ပိုင်းခြားထားသော အင်အားပြောင်းလဲမှုဖြစ်သည်။.

ဤအရာသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ အရည်အသွေးဓာတ်ခွဲခန်းတွင် နေ့စဉ်လုပ်ဆောင်နေသည့်အရာဖြစ်သည်။. It's the most practical and reliable way to verify a spring's rate. လယ်ယာသုံးစက်ကိရိယာဟောင်းတစ်ခုတွင် ကျိုးနေသောစပရိန်ကို အစားထိုးရန် ကြိုးစားနေသည့် ဖောက်သည်တစ်ဦးရှိခဲ့သည်။. မူရင်းထုတ်လုပ်သူသည် လုပ်ငန်းပျက်သွားပါသည်။, ပုံဆွဲခြင်းလည်း မရှိခဲ့ပါ။. ကျိုးပဲ့နေသော နွေဦးပေါက်ကို ငါတို့ကို စေလွှတ်တော်မူ၏။. We couldn't use the design formula because we weren't 100% sure of the material. Instead, we put it on our load tester. We measured the load at one inch of travel and at two inches of travel. By subtracting the forces and lengths, we calculated the exact spring rate. အဲဒီကနေ, we could manufacture a perfect replacement.

The Two-Point Test Method

This method is straightforward and requires only basic measurement tools.

1. Measure Point 1: Stretch the spring to a known length (L1) and record the force (F1).
2. Measure Point 2: Stretch the spring further to a second known length (L2) and record the force (F2).
3. Calculate the Rate (ဋ): Use the formula: k= (F2 - F1) / (L2 - L1).

ဥပမာအားဖြင့်, if a spring shows a load of 20 lbs at 4 inches and 30 lbs at 6 လက်မ:

• Change in Force = 30 ပေါင် - 20 lbs = 10 ပေါင်
• Change in Length = 6 လက်မ - 4 inches = 2 လက်မ
• နွေဦးနှုန်း (ဋ) = 10 ပေါင် / 2 inches = 5 ပေါင်/လက်မ

ကောက်ချက်

You can calculate an extension spring's rate theoretically using its physical dimensions and material, or practically by testing it. Both methods are essential for accurate spring design and verification.

[^1]: Learn how wire diameter significantly influences spring stiffness and overall functionality.
[^၂]: Discover the importance of mean coil diameter in determining spring characteristics and performance.
[^၃]: Understanding the spring rate formula is crucial for designing effective springs that meet specific performance requirements.
[^၄]: Gain insights into Modulus of Rigidity and its role in material selection for springs.
[^၅]: Understanding active coils is essential for accurate calculations and effective spring design.