How Do You Calculate an Extension Spring's Load?
ඔබට නිශ්චිත බලයකින් ඇද ගන්නා වසන්තයක් අවශ්ය වේ, නමුත් ඔබේ ගණනය කිරීම් අක්රියයි. කොටස් ඉතා ලිහිල් හෝ ඉතා තදින් දැනෙනවා, සහ ඔබ විශ්වාස කළ නොහැකි හෝ සම්පූර්ණයෙන්ම අසාර්ථක වූ නිර්මාණයක් අවදානමට ලක් කරයි.
විස්තීරණ වසන්තයේ සම්පූර්ණ භාරය මෙම සූත්රය සමඟ ගණනය කෙරේ: පැටවීම = (වසන්ත අනුපාතය × ගමන් දුර) + ආරම්භක ආතතිය[^1]n](https://www.acxesspring.com/initial-tension-in-extension-springs.html?srsltid=AfmBOoqIOZdbYGa2dxloEt1N1MVBsBVWbRRAne-8F6W4-_GoP9_Vgr3o)[^2]. මෙය දිගු කිරීමේ බලය සහ වසන්තයට ගොඩනගා ඇති පෙර-පටවන ලද බලය යන දෙකටම හේතු වේ.
මගේ තුළ 14 අභිරුචි උල්පත් නිර්මාණය කිරීමට ඉංජිනේරුවන්ට වසර ගණනාවක් උපකාර කිරීම, දෝෂයේ වඩාත් පොදු මූලාශ්රය වන්නේ එම සරල සූත්රයේ එක් කොටසක් අමතක වීමයි. බොහෝ අය අවධානය යොමු කරන්නේ වසන්ත අනුපාතය සහ එය කෙතරම් දුරට විහිදේ ද යන්න පමණි, මුලික ආතතිය සම්පූර්ණයෙන්ම නොසලකා හැරීම. මෙම සැඟවුණු බලය බොහෝ විට ප්රතිචාරාත්මක යැයි හැඟෙන යාන්ත්රණයක් සහ අලස සහ ලාභදායී යැයි හැඟෙන යාන්ත්රණයක් අතර වෙනසයි.. සෑම අවස්ථාවකදීම මෙම ගණනය නිවැරදිව ලබා ගන්නේ කෙසේදැයි අපි බිඳ දමමු.
What's the Fundamental Formula for Spring Load?
ඔබ බලය ගණනය කළේ වසන්ත අනුපාතය සහ දුර පමණක් භාවිතා කරමිනි. දැන්, ඔබගේ භෞතික මූලාකෘතිය ක්රියාත්මක වීමට ඔබ බලාපොරොත්තු වූවාට වඩා වැඩි බලයක් අවශ්ය වේ, ඔබේ සම්පූර්ණ නිර්මාණය ඉවත දැමීම.
නිවැරදි සූත්රය වේ පැටවීම = (වසන්ත අනුපාතය × සංචාරය) + ආරම්භක ආතතිය. ඔබ ආරම්භක පෙර-පූරණය එකතු කළ යුතුය (ආරම්භක ආතතිය) දිගු කිරීමෙන් ජනනය වන බලයට (වසන්ත අනුපාතය × සංචාරය) සැබෑ සම්පූර්ණ බලය සොයා ගැනීමට.
මට මතකයි නව යෝග්යතා උපකරණයක් සංවර්ධනය කරන ආරම්භක ආයතනයක් සමඟ වැඩ කළා. ඔවුන්ගේ සැලසුම සුමටව සපයන වසන්තයක් මත රඳා පැවතුනි, ප්රතිරෝධය වැඩි කිරීම. ඔවුන්ගේ පළමු මූලාකෘති භයානක බවක් දැනුනි. "මළ කලාපයක් තිබුණා" කිසියම් සැබෑ ප්රතිරෝධයක් ආරම්භ වීමට පෙර ඇදීම ආරම්භයේදී. ඔවුන්ගේ ගණනය කිරීම් වලදී මුලික ආතතිය ගැන ඔවුන්ට සම්පූර්ණයෙන්ම අමතක විය. ඔවුන් ගිණුම්ගත කළේ වසන්ත අනුපාතය සඳහා පමණි. අපි නිශ්චිත ආරම්භක ආතති අගයක් සහිත වසන්තය නැවත සැලසුම් කළෙමු. මෙමගින් පරිශීලකයාට ක්ෂණික ප්රතිරෝධයක් දැනෙන්නට විය, සහ සම්පූර්ණ දිගුවේ සම්පූර්ණ බර ඔවුන්ගේ ඉලක්කයට ගැලපේ. එම එක් වෙනසක් නිෂ්පාදනයට වෘත්තීය සහ උසස් තත්ත්වයේ හැඟීමක් ඇති කළේය.
ප්රධාන විචල්ය තුන
බර ගණනය කිරීමට, ඔබ වෙනස් අගයන් තුනක් තේරුම් ගත යුතුය. වසන්තයේ අවසාන කාර්ය සාධනයේ දී එක් එක් තීරනාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
- වසන්ත අනුපාතය (කේ)[^3]: This is the spring's stiffness, දුර ඒකකයකට බලයෙන් මනිනු ලැබේ (උදා., රාත්තල්/අඟල් හෝ N/mm). ඔබ වසන්තය දිගු කරන සෑම අඟලක් හෝ මිලිමීටරයක් සඳහා කොපමණ අමතර බලයක් අවශ්ය දැයි එය ඔබට කියයි.
- සංචාරය කරන්න (X)[^4]: වසන්තය එහි විවේකයෙන් දිගු කර ඇති දුර මෙයයි, හෝ "නොමිලේ," දිග.
- ආරම්භක ආතතිය[^2] (තොරතුරු තාක්ෂණ): නිෂ්පාදනයේදී වසන්තයට දඟලන බලය මෙයයි. It's the load you must apply just to separate the coils before it even starts to stretch.
| විචල්ය | සංකේතය | විස්තරය |
|---|---|---|
| වසන්ත අනුපාතය | කේ | වසන්තයේ දැඩි බව. |
| ගමන් දුර | X | වසන්තය එහි නිදහස් දිගේ සිට කොතරම් දුරට විහිදේ. |
| ආරම්භක ආතතිය[^2] | තොරතුරු තාක්ෂණ | ද පූර්ව පටවන ලද බලය[^5] විවේකයේදී දඟර එකට තබා ගැනීම. |
ඇයි ආරම්භක ආතතිය[^2] වඩාත්ම පොදු වැරැද්ද?
Your spring isn't engaging when you need it to. එය ඇදීම ආරම්භ කිරීමට පෙර සැලකිය යුතු පසුබෑමක් ඇත, ඔබේ තුළ නොගැලපෙන හැසිරීමක් ඇති කරයි යාන්ත්රික එකලස් කිරීම[^6].
මෙම ප්රමාදය අඩු හෝ වැරදි ලෙස ගණනය කළ ආරම්භක ආතතියක් නිසාය. මෙම පූර්ව පැටවීමේ බලය බොහෝ විට නොසලකා හරින ලද විචල්යය වේ, එහෙත් එය වසන්තය දිගු වීමට පෙර අවශ්ය බර තීරණය කරයි, 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. ඔවුන් විසින් නිර්මාණය කරන ලද වසන්තයේ ප්රමාණවත් තරම් ශක්තිමත් වසන්ත අනුපාතයක් තිබුණි, නමුත් එයට මුලික ආතතියක් නැති තරම්ය. මෙයින් අදහස් කළේ සංචාරයේ අවසාන අඟල් කිහිපය සඳහා බවයි, වසන්තය කෙටි වූ බැවින්, බර ශුන්යයට ආසන්න විය. අවසාන "සැනසීමක් නොතිබුණි" දොර අගුලට අදින්න. අපි එකම අනුපාතයකින් නව වසන්තයක් නිෂ්පාදනය කළ නමුත් ආරම්භක ආතතිය සැලකිය යුතු ප්රමාණයක් එකතු කළා. එම කුඩා වෙනස සෑම අවස්ථාවකදීම ආරක්ෂිතව දොර අගුළු දැමීමට අවශ්ය නිරන්තර ඇදීම ලබා දුන්නේය.
මුල් ආතතිය පැමිණෙන්නේ කොහෙන්ද
මුල් ආතතිය අහම්බයක් නොවේ; එය නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී හිතාමතාම නිර්මාණය කරන ලද අංගයකි.
- දඟර කිරීමේ ක්රියාවලිය: වසන්ත වයරය යන්ත්රයක් මත දඟර කරමින් සිටින පරිදි, එය තරමක් ඇඹරී ඇත. මේ ව්යවර්ථ ආතතිය[^7] දඟර එකිනෙක තදින් තද කරන්නේ ය.
- කාර්යය: මෙම ගොඩනඟන ලද බලය බොහෝ යෙදුම් සඳහා ප්රයෝජනවත් වේ. එය එකලස් කිරීම් තදින් තබා ගනී, කම්පනයෙන් ගැස්සීම වළක්වයි, සහ සහතික කරයි a යාන්ත්රණය ආරක්ෂිතව තබා ඇත[^8] එහි විවේක ස්ථානයේ. ඔබේ වසන්තයේ සම්පූර්ණ බලය සෑම විටම මෙම ආරම්භක බලයේ එකතුව සහ දිගු කිරීමේ බලය වේ.
| පැතිකඩ | ඉහළ ආරම්භක ආතතිය සහිත වසන්තයක් | පහත් සහිත වසන්තයක් ආරම්භක ආතතිය[^2] |
|---|---|---|
| විවේකයේදී | දඟර ඉතා තදින් එකට තබා ඇත. | දඟර ස්පර්ශ වන නමුත් පහසුවෙන් වෙන් වේ. |
| ආරම්භක අදින්න | දිගු කිරීම ආරම්භ කිරීමට පමණක් සැලකිය යුතු බලයක් අවශ්ය වේ. | දිගු කිරීම ආරම්භ කිරීමට ඉතා කුඩා බලයක් අවශ්ය වේ. |
| පොදු භාවිතය | තිර දොරවල්, trampolines, ආපසු ලබාගත හැකි පද්ධති. | සංවේදී උපකරණ, ප්රති තුලන පද්ධති. |
ඔබ සැබෑ ලෝක ගැටලුවකට සූත්රය යොදන්නේ කෙසේද??
සූත්රය වියුක්ත බව පෙනේ. You're not confident about how to plug in your own numbers and get a reliable answer for your specific application, ඔබේ ව්යාපෘතියේ ප්රමාදයන් ඇති කරයි.
ඔබට සූත්රය සරල ලෙස යෙදිය හැකිය, පියවරෙන් පියවර ක්රියාවලිය. පළමුව, define your spring's properties (අනුපාතය, ආරම්භක ආතතිය, නිදහස් දිග). එතකොට, ගමන් ගණනය කිරීම සඳහා ඔබේ මෙහෙයුම් දිග තීරණය කරන්න. අවසාන වශයෙන්, මෙම අගයන් සූත්රයට ඇතුල් කරන්න.
අපි මෑතකදී අත්වැසුම් මැදිරියක් සඳහා වසන්ත පටවන ලද අගුලක් නිර්මාණය කරමින් සිටි මෝටර් රථ ඉංජිනේරුවෙකු සමඟ වැඩ කළෙමු.. පිරිවිතරයන් අතිශයින්ම නිවැරදි විය. අගුල ආරක්ෂිත බවක් දැනීමට අවශ්ය නමුත් විවෘත කිරීමට පහසු විය. සම්පූර්ණයෙන්ම අගුලු දැමූ ස්ථානයේ ඔවුන්ට අවශ්ය නියම බර ඉංජිනේරුවරයා අපට ලබා දුන්නේය. අපි බර ගණනය කිරීමේ සූත්රය භාවිතා කළා ප්රතිලෝමව. අවශ්ය බර සහ ගමන් දුර අපි දැන සිටියෙමු, එබැවින් වසන්ත අනුපාතය සහ ආරම්භක ආතතියේ පරිපූර්ණ සංයෝජනය නියම කිරීමට අපට පසුපසට වැඩ කළ හැකිය. මෙම "සැලසුම අනුව ගණනය කිරීම" ප්රවේශය භෞතික මූලාකෘති සමඟ බොහෝ අත්හදා බැලීම් සහ දෝෂයන් ඉතිරි කර ඒවා අවසන් තරඟයකට ගෙන ගියේය, වැඩ කරන කොටස වඩා වේගයෙන්.
පියවරෙන් පියවර ගණනය කිරීමේ උදාහරණයක්
Let's walk through a complete example.
පහත සඳහන් පිරිවිතරයන් සහිත වසන්තයක් ඔබට ඇතැයි සිතන්න:
- නිදහස් දිග (L₀): 2 අඟල්
- වසන්ත අනුපාතය (කේ)[^3]: 10 රාත්තල්/අඟල්
- ආරම්භක ආතතිය (තොරතුරු තාක්ෂණ): 5 රාත්තල්
ප්රශ්නය: වසන්තය දිගු කළ විට මුළු බර කොපමණද? (L₁) of 6 අඟල්?
-
ගමන් දුර ගණනය කරන්න (X):
Travel = Extended Length - Free Length
X = 6 inches - 2 inches = 4 inches -
Stretching සිට භාරය ගණනය කරන්න:
Load from Travel = Spring Rate × Travel
Load from Travel = 10 lbs/inch × 4 inches = 40 lbs -
සම්පූර්ණ බර ගණනය කරන්න:
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
අවසාන පිළිතුර වේ 45 රාත්තල්.
| පියවර | ගණනය කිරීම | ප්රතිඵලය |
|---|---|---|
| 1. සොයන්න සංචාරය කරන්න (X)[^4] | 6" (L₁) - 2" (L₀) |
4 inches |
| 2. Travel වලින් Load සොයන්න | 10 lbs/inch (k) * 4" (X) |
40 lbs |
| 3. සම්පූර්ණ බර සොයන්න | 40 lbs + 5 lbs (IT) |
45 lbs |
නිගමනය
To calculate an extension spring's load, ඔබ සම්පූර්ණ සූත්රය භාවිතා කළ යුතුය. සෑම විටම මුල් ආතතිය වසන්ත අනුපාතය මගින් ජනනය කරන බලයට එකතු කර නිවැරදි ප්රතිඵලයක් සඳහා ගමන් කරන්න.
[^1]: නිවැරදි වසන්ත සැලසුම් සහ කාර්ය සාධනය සඳහා මෙම සූත්රය අවබෝධ කර ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ.
[^2]: ආරම්භක ආතතිය යාන්ත්රික පද්ධතිවල වසන්ත ක්රියාකාරිත්වයට සහ ප්රතිචාර දැක්වීමට බලපාන ආකාරය ඉගෙන ගන්න.
[^3]: උල්පත් වල දෘඩතාවයට සහ බර පැටවීමට වසන්ත අනුපාතය බලපාන ආකාරය සොයා ගන්න.
[^4]: ඔබගේ වසන්තය ඵලදායී ලෙස ක්රියාත්මක වන බව සහතික කිරීම සඳහා ගමන් දුර අවබෝධ කර ගැනීම ප්රධාන වේ.
[^5]: අපේක්ෂිත වසන්ත හැසිරීම සාක්ෂාත් කර ගැනීමේදී පූර්ව-පටවන ලද බලයේ වැදගත්කම ගවේෂණය කරන්න.
[^6]: නිසි වසන්ත බර ගණනය කිරීම් යාන්ත්රික එකලස්කිරීම්වල විශ්වසනීයත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකි ආකාරය ඉගෙන ගන්න.
[^7]: උල්පත් වල ගුණාත්මකභාවය සහ ක්රියාකාරිත්වය සහතික කිරීම සඳහා ව්යවර්ථ ආතතිය අවබෝධ කර ගැනීම අත්යවශ්ය වේ.
[^8]: උපාංගවල ස්ථාවරත්වය සහ ක්රියාකාරීත්වය පවත්වා ගැනීමේදී උල්පත් වල වැදගත්කම ගැන ඉගෙන ගන්න.