Калькулятор жёсткости пружины

Жёсткость пружины, также называемая коэффициентом жёсткости, показывает, какая сила нужна для заданной деформации. Высокое значение соответствует жёсткой пружине, низкое — податливой. Для идеальной линейной пружины закон Гука утверждает, что сила равна произведению жёсткости на перемещение. После преобразования получаем: жёсткость равна приложенной силе, делённой на измеренную деформацию. Калькулятор использует ньютоны, метры, килограммы, джоули и герцы, чтобы все результаты были выражены в согласованной системе СИ. Расчёт предполагает, что сила и деформация находятся в линейно-упругом диапазоне пружины. В нём после снятия нагрузки пружина возвращается к исходной форме, а график зависимости силы от деформации почти прямой. Реальные пружины могут отклоняться от этой модели из-за контакта витков, текучести материала, трения, производственных допусков, температуры или специально заданной прогрессивной геометрии. Поэтому измерения следует проводить около рабочей точки, важной для проекта. Жёсткость, рассчитанная по двум далеко расположенным точкам, является средней и не обязательно совпадает с мгновенной жёсткостью в любой из них. Запасённая упругая энергия равна площади под линейным графиком силы и деформации. Поскольку эта площадь треугольная, энергия составляет половину произведения силы на деформацию. Калькулятор также оценивает собственную частоту простой системы «масса — пружина» без демпфирования. Для этого извлекают квадратный корень из отношения жёсткости к поддерживаемой массе, а затем делят на два пи. Такая оценка полезна для первичной проверки вибраций, однако реальные узлы включают также массу самой пружины, демпфирование, податливость креплений и несколько форм движения. Жёсткость пружины важна для подвесок, виброизоляторов, клапанных механизмов, механических устройств, весов и накопителей энергии. Всегда отличайте жёсткость от допустимой нагрузки: пружина с нужной жёсткостью может превысить безопасное напряжение или доступный ход. Перед утверждением окончательной конструкции проверьте напряжение в проволоке, высоту при сомкнутых витках, устойчивость, усталостный ресурс, условия на концах и динамическое усиление. Когда важна точность, используйте измеренные размеры и калиброванные нагрузки. Рассматривайте калькулятор как прозрачную инженерную оценку, а не замену полной спецификации пружины.