Sprężyny zwojowe

Sprężyny zwojowe są najczęstszym zastosowaniem sprężyny w sporcie motorowym. Z powodów dlaczego i trochę więcej informacji na temat sprężyn zwojowych sprawdź nasz artykuł „Sprężyny zwojowe”.

istnieją dwa główne sposoby obliczania szybkości sprężyny. Jednym z nich są obliczenia oparte na patrzeniu i pomiarze sprężyny. Drugi to praktyczny pomiar. Praktyczny pomiar jest najdokładniejszą formą, gdy jest przeprowadzany przy użyciu odpowiedniego sprzętu. Oba sposoby są pokazane poniżej.

Droga obliczeniowa

poniższy diagram przedstawia sprężynę zwojową wraz z następującymi ważnymi parametrami, które są wymagane do obliczenia szybkości sprężyny.

ważnymi parametrami są:

• L = swobodna Długość nieobciążonej sprężyny (m)
• G = Moduł ścinania sztywności materiału
• d = średnica drutu (m)
• D = średnia średnica (m)
• n = liczba aktywnych cewek (aktywna cewka wymiata jedno pełne koło)

gdzie:

• swobodna długość to odległość od górnej powierzchni sprężyny do dolnej powierzchni sprężyny, gdy nie ma na niej obciążenia.
• moduł ścinania sztywności opiera się na rodzaju materiału, z którego wykonana jest sprężyna. Wartość można znaleźć w poniższej tabeli. Wszystko, czego potrzebujesz, to materiał, z którego wykonana jest twoja sprężyna. Jeśli nie masz pewności, najpopularniejszy materiał jest wyróżniony pogrubioną czcionką w tabeli.

• Wire diameter is grubość metalu cewki, która jest najdokładniej mierzona za pomocą suwmiarek nonirowych
• średnia średnica jest pokazana na schemacie i jest odległością między środkami sprężyny cewki. Najprostszym sposobem osiągnięcia tej liczby jest poniższe równanie
  • średnia średnica = całkowita średnica sprężyny-Średnica drutu
• liczba aktywnych cewek nadal nie ma pewności w branży, jak zastosować dokładną liczbę dla rodzaju sprężyny. Poniższy diagram pokazuje 4 wspólne Style, że sprężyna śrubowa ma na końcach.

• • zamknięte końce
  • zamknięte i uziemione końce
  • zwykłe końce

standardem branżowym do tej pory jest to, że sprężyna z zamkniętymi końcami lub zamkniętymi i uziemionymi końcami ma jedną nieaktywną cewkę na każdym końcu, co oznacza, że dwie cewki muszą zostać zdjęte z całkowitej liczby cewek dla parametru „liczba aktywnych cewek”.

jednak sprężyny o gładkich końcach są uważane za nieaktywne cewki, więc każda pojedyncza cewka liczy się do parametru „liczba aktywnych cewek”.

wreszcie, sprężyny o gładkich końcach uziemienia są uważane za pół nieaktywnej cewki na każdym końcu, co oznacza, że w sumie usuwa się 1 cewkę dla parametru „liczba aktywnych cewek”.

bardzo ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób sprężyny są wykończone, ponieważ parametr liczby aktywnych cewek może mieć duży wpływ na obliczoną szybkość sprężyny.

równanie

Po zakończeniu pomiarów nadszedł czas, aby obliczyć sztywność sprężyny zwojowej za pomocą równania pokazanego poniżej.



:



tak na przykładzie:

• G = 79.3 GPa
• d = 10.3 mm
• N = 6
• D = 68.5 mm



praktyczna metoda

Jeśli masz dostęp do niektórych urządzeń do testowania obciążenia, praktyczna metoda jest najdokładniejszą opcją do obliczenia szybkości sprężyny. Maszyna taka jak tinnius-Olsen pokazana poniżej jest idealnym urządzeniem do tego testu. Jeśli masz dostęp do jednego lub czegoś podobnego, włóż sprężynę na maszynę i skompresuj ją o 10 mm. Zapisz siłę potrzebną do ściśnięcia go w tym momencie. Następnie Kompresuj sprężynę etapami 10 mm, rejestrując siłę wymaganą w każdym punkcie. Jeśli pod koniec testu sprężyna zaczyna się nadmiernie obciążać, nie należy jej kompresować, ponieważ może to spowodować uszkodzenie sprężyny.



wszystkie wyniki w formacie podobnym do poniższego przykładu, przekonwertuj wszystkie odczyty milimetrów na metry. Następnie podziel wymaganą siłę przez odległość poruszaną w każdym przypadku. Jeśli wszystkie odpowiedzi na to wyglądają podobnie, masz stałą sprężynę. Możesz teraz zsumować wszystkie odpowiedzi i podzielić je przez liczbę wyników, aby uzyskać średni odczyt, który jest twoją wiosenną stawką.

Jeśli odpowiedzi stają się coraz mniejsze lub większe o zauważalną KWOTĘ, to masz progresywną wiosnę. Jeśli tak jest dla Ciebie, najlepiej byłoby narysować wykres wyników N Excel śledzenia szybkości sprężyny w stosunku do mm kompresji. Będzie to bardzo ważna informacja, którą należy znać podczas wstępnego obciążenia sprężyny. Ponadto, jeśli wiesz, jak bardzo twój samochód obniża się, gdy siedzi na kołach, możesz obliczyć statyczną prędkość sprężyn na wysokości jazdy w przyszłości.

sprężyny piórowe



obliczanie szybkości sprężyny dla sprężyny piórowej jest znacznie bardziej złożone niż dla sprężyny zwojowej. Wynika to z liczby zmiennych, które mogą mieć zastosowanie do resorów piórowych, takich jak; grubość skrzydła, szerokość i stożek, zmiany ograniczeń końcowych lub obciążenie stosowane poza środkiem itp. Dlatego najdokładniejszym sposobem pomiaru sztywności sprężyny piórowej jest praktycznie. Jednakże, aby uzyskać bliską odpowiedź, Możesz również użyć trasy obliczeń, w której należy dokonać pewnych przybliżeń.

Droga obliczeniowa

istnieją dwa główne typy sprężyn piórowych w zastosowaniach motoryzacyjnych. Są to „single leaf parabolic” i „laminated leaf spring”. Ten ostatni jest bardziej powszechny w nowoczesnych aplikacjach. Poniższe zdjęcia przedstawiają różne typy.

jednoskrzydłowe paraboliczne



Sprężyna laminowana



dwa równania dotyczą resorów piórowych. Jednym z nich jest formuła naprężeń zginających, aby zapewnić, że maksymalne obciążenie nie będzie nadmiernie obciążać materiału. Druga to sztywność sprężyny. Jest to liczba, która jest ważna dla dalszych obliczeń. Równania dla jednoskrzydłowej sprężyny parabolicznej to:



oraz:



gdzie:

• L = połowa całkowitej długości najdłuższej sprężyny piórowej (m)
• F = siła przyłożona w każdym punkcie mocowania do podwozia (Zwykle połowa obciążenia przyłożonego w punkcie osi) (m)
• b = szerokość sprężyny Piórowej w punkcie środkowym (m)
• t = pionowa głębokość sprężyny piórowej w punkcie środkowym, w którym mocuje się do osi (m)
• E = moduł Youngs dla materiału (Pa) (patrz tabela poniżej)
• x = Przesunięcie sprężyny w pionie (m)

równania dla laminowanej sprężyny liściowej różnią się nieznacznie i są następujące:



i:



gdzie:

• L = połowa całkowitej długości najdłuższej sprężyny piórowej (m)
• F = siła przyłożona w każdym punkcie mocowania do podwozia (Zwykle połowa obciążenia przyłożonego w punkcie osi) (m)
• b = szerokość sprężyny Piórowej w punkcie środkowym (m)
• n = liczba listew ułożonych w stos
• n’ = liczba listew bezpośrednio na końcach sprężyny
• t = pionowa głębokość sprężyny piórowej w punkcie środkowym gdzie mocuje się do osi (m)
• e = moduł Younga dla materiału (PA) (patrz tabela poniżej)
• x = Przesunięcie sprężyny w pionie (m)

tabela modułu Younga dla Common Materials

Material	Youngs Modulus (E)
ANSI 1095 Spring Steel	207,000,000,000 Pa
Cold Rolled Steel	186,000,000,000 Pa
Mild Steel	210,000,000,000 Pa

The Practical Route

dokładniejszym sposobem pomiaru sztywności resorów piórowych jest przetestowanie ich praktycznie, jeśli masz odpowiedni sprzęt do nakładania obciążeń. Aby sprawdzić obciążenie, należy odłączyć oś od sprężyny i przesunąć ją bezpośrednio pod sprężyną. Następnie należy zastosować obciążenie za pomocą urządzenia, które będzie mierzyć ilość obciążenia przyłożonego w niutonach siły. Sprężyna piórowa musi być odchylana co 10 mm z siłą potrzebną do poruszenia rejestrowanej sprężyny. Dla każdego kroku siłę można podzielić przez przemieszczenie, aby dać szybkość sprężyny za pomocą poniższego równania. Jeśli liczby mają dużą zmienność i zwiększają się za każdym razem po użyciu poniższego równania, sprężyna ma progresywną szybkość, a wykres powinien być wykreślony w programie excel, aby pokazać, jaka szybkość jest obecna w każdym punkcie przesunięcia, ponieważ będzie to dokładniejsze niż przy użyciu równania.



gdzie:

• F = siła przyłożona (N)
• x = ilość przemieszczenia (m)

Jak przekonwertować metrykę na imperialną

Jeśli wolisz mieć swoje współczynniki sprężynowe pod względem funtów i Cali, możesz użyć poniższego równania konwersji, aby zmienić wynik z niutonów na metr na funty na cal.



Podobnie, jeśli chcesz przekonwertować funty na cal na niutony na metr, wprowadź wartość funtów na cal, gdzie znajduje się przykład poniżej, a ja wytworzę odpowiedź na niutony na metr.



Jak dodać współczynniki sprężyn dla wielu sprężyn

istnieją dwie konfiguracje, w których występuje wiele sprężyn. Jedna to sprężyny szeregowe, a druga sprężyny równoległe. Samochód można uznać za sprężyny równoległe, ponieważ jeśli spojrzymy na przednią oś samochodu, każde koło będzie miało własną sprężynę działającą z przodu pojazdu, tworząc w sumie dwie sprężyny pracujące obok siebie. To czyni je równoległymi.

sprężyny w serii

poniżej przedstawiono kilka przykładów, kiedy sprężyna może być rozpatrywana w serii.





gdy dwie sprężyny lub więcej są umieszczone jeden na drugim, łączny współczynnik sprężyny zawsze staje się mniejszy niż najdelikatniejszej sprężyny. Dzieje się tak, ponieważ skutecznie dodano jeszcze więcej cewek do bardziej miękkiej sprężyny (N), co zmniejsza ogólną szybkość sprężyny. Prędkość sprężyny dla każdej pojedynczej sprężyny musi być najpierw znana, zanim można zastosować poniższe równanie do obliczenia całkowitej prędkości sprężyny sprężyn szeregowo. Jeśli dwie sprężyny są używane szeregowo, można zastosować poniższe równanie:



gdzie:

• K total = Combined spring rate
• K1 = bottom rate spring
• K2 = Top spring rate

Jeśli więcej niż dwie sprężyny są w serii, Następna sprężyna może być dodawana do równania dla wszystkich sprężyn; na przykład w przypadku 4 sprężyn ułożone jeden na drugim równanie będzie takie jak poniżej:



sprężyny równoległe

sprężyny równoległe można również uzyskać na kilka sposobów. Poniższe zdjęcia pokazują kilka przykładów, kiedy Sprężyny mogą być rozpatrywane równolegle.





sprężyny są równoległe, gdy zawsze dzielą obciążenie. Szybkość kompozytowa sprężyn równoległych jest znacznie łatwiejsza do obliczenia niż sprężyn szeregowych, ponieważ prędkości sprężyn są po prostu sumowane. Poniższe równanie można wykorzystać do obliczenia całkowitej efektywnej szybkości sprężyny sprężyn równoległych:



i tak dalej.

przed wydaniem części 2 w przyszłym tygodniu przeczytaj również „jak dostosować i dostroić pręty antywibracyjne”, aby uzyskać informacje na temat obliczania szybkości sprężyn prętów antywibracyjnych.

jak wczytywanie…