Answer
קצב הקפיץ הליניארי הקלאסי ($k$) של קפיץ גל מרובה-לקרסט ניתן על-ידי משוואת קפיץ הגל המעודכנת של טימושנקו:
$$k = \frac{E \cdot b \cdot t^3 \cdot N_w^4}{P_m^3 \cdot N} \times K_g$$
אֵיפֹה:
- $E$ הוא מודול האלסטיות של יאנג ($N/mm^2$)
- $b$ הוא עובי הדופן הרדיאלי ($mm$)
- $t$ הוא עובי החומר ($mm$)
- $N_w$ הוא מספר הגלים הפעילים בכל סיבוב
- $P_m$ הוא קוטר הקפיץ הממוצע ($mm$), מחושב כ-$(D_{out} + D_{in}) / 2$
- $N$ הוא מספר התורים הפעילים
- $K_g$ הוא גורם תיקון המבוסס על התרחבות הקוטר במהלך הסטייה
מגבלות המשוואה ליניארית:
1. חיכוך והיסטרזיס: מגע בין פסגות הגלים במהלך הסטייה צירית יוצר חיכוך, וכתוצאה מכך היסטרזיס ועלייה בקצב הקפיץ האפקטיבי במהלך העמסה לעומת פריקה.
2. מגבלות סטייה: הנוסחה היא ליניארית אך ורק עד כ-80% מסך הסטייה הזמינה שלה. מעבר ל-80%, הגלים מתחילים לרדת למטה או ליצור מגע קו, מה שמגדיל באופן אקספוננציאלי את קשיחות הקפיץ.
3. שים סוף: אם קצוות shim (קצוות שטוחים) מוגדרים לחלוקת עומס באופן שווה, יש לקחת בחשבון את התרומה שלהם מכיוון שהם מגדילים את הקשיחות המבנית ומקטינים את סך הפניות האקטיביות האפקטיביות.
