Коэффициент жесткости пружины
Описаны факторы, влияющие на жесткость пружины. Приведен пример расчета жесткости пружины по графику. Даны значения коэффициента жесткости для различных типов пружин в зависимости от значения внешней нагрузки.
Жесткость пружины
Пружина — упругий элемент машин и различных механизмов, способный накапливать, поглощать или отдавать механическую энергию.
Жесткость (k) – механическая характеристика пружины, отражающая ее сопротивление изменению формы (длины) при деформации [Hм].
Для оценки жесткости пружины используется значение коэффициента k. Его значение рассчитывается на основе закона Гука по формуле: k=F/Δl. Где: F — значение внешней силы; Δl — изменение длины пружины под действием внешней силы.
Факторы, влияющие на жесткость пружины
Жесткость пружины зависит от многих факторов: материала, диаметра проволоки, из которой сделана пружина, диаметра витков и их количества, рис.1.
Типы пружин
Различают следующие типы пружин: сжатия, растяжения, изгиба и кручения. Если нужна более подробная информация о типах пружин и параметрах, на них влияющих, обратитесь к ГОСТу 13765-86. В этой записи мы рассматриваем более простые вопросы.
Коэффициент жесткости пружины
Чтобы рассчитать коэффициент жесткости пружины необходимо знать значение внешней нагрузки (F) и оценить степень изменения длины пружины (Δl).
Рассмотрим следующий пример. Рассчитаем коэффициент жесткости пружин, которые изображены на рис.2.
Из школьной физики известно, что если нагрузка на пружину составляет F=40 H, а изменение длины пружины Δl = 0,1 м, то коэффициент жесткости будет равен: k1=F/Δl = 40/0,1= 400 Н/м (пружина 1). Для пружины 2 коэффициент жесткости равен k2=200 H/м, а для пружины 3 значение коэффициента жесткости равно k3=100 H/м. Это примеры из школьной практики.
Реальные значения коэффициента жесткости для пружин сжатия варьируют от 4000 (сверхлегкая нагрузка) до 100000 Н/м (сверхтяжелая нагрузка), а для пружин растяжения — от 2000 (сверхлегкая нагрузка) до 800000 Н/м (сверхтяжелая нагрузка).
Литература
1. ГОСТ 13765-86 пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения.
С уважением, А.В.Самсонова