Il calcolatore della rigidità della molla fornisce un metodo rapido e accurato per determinare la rigidità (k) di una molla. Questo valore è fondamentale per garantire che i sistemi meccanici funzionino correttamente senza guasti dovuti a un'errata movimentazione del carico. La calcolatrice utilizza la seguente formula:
Formula del calcolatore della rigidità della molla
dove:
- k – Rigidità della molla (N/m o lb/in)
- G – Modulo di taglio del materiale della molla (N/m^2 o lb/in^2)
- d – Diametro del filo della molla (m o in)
- D – Diametro medio della molla (m o in)
- n_a – Numero di bobine attive
I valori del modulo di taglio (G) possono spesso essere trovati nelle tabelle delle proprietà dei materiali o nelle schede tecniche dei fornitori. Il diametro medio (D) viene calcolato come la media del diametro esterno e del diametro interno e il numero di spire attive (n_a) è il numero totale di spire meno eventuali spire inattive alle estremità.
Tabella di conversione per materiali comuni
La tabella seguente fornisce i valori tipici del modulo di taglio per i materiali comuni utilizzati nella produzione di molle:
| Materiali | Modulo di taglio G (N/m^2) |
|---|---|
| Acciaio | 79.3 x 10^9 |
| Acciaio inossidabile | 77 x 10^9 |
| Rame | 45 x 10^9 |
| Ottone | 39 x 10^9 |
| Alluminio | 26 x 10^9 |
Questa tabella aiuta gli utenti a fare riferimento rapidamente al modulo di taglio necessario per il calcolatore senza dover cercare queste informazioni separatamente.
Esempio di calcolatore della rigidità della molla
Problema: Calcola la rigidezza di una molla d'acciaio con un diametro del filo di 0.01 m, un diametro medio di 0.1 m e 20 spire attive.
Soluzione: Usando la formula:
k = (79.3 x 10^9 x (0.01)^4) / (8 x (0.1)^3 x 20) = 198.25 N/m
Questo risultato indica che la molla avrà una rigidità di 198.25 N/m, rendendola adatta per applicazioni che richiedono questo specifico livello di rigidità.
Domande frequenti più comuni
La rigidità della molla, indicata come k, è una misura della resistenza di una molla alla compressione o all'allungamento, in base al materiale, al design e alle dimensioni.
Il modulo di taglio (G) è una proprietà del materiale che descrive la risposta del materiale a sforzo di taglio e si trova generalmente nei database di ingegneria o nelle schede tecniche dei materiali.
Questo calcolatore è progettato per molle cilindriche elicoidali. Per altri tipi di molle, come quelle coniche o torsionali, sono necessarie formule diverse.