Jak obliczyć sztywność sprężyny (k) wieloobrotowego modelu Crest-to-Crest sprężyna falista i jakie są ograniczenia standardowego liniowego wzoru na sztywność sprężyny?

Klasyczne liniowe napięcie sprężyny ($k$) wieloobrotowego grzbietu do grzbietu sprężyna falista jest określone przez zmodyfikowane równanie Timoszenki sprężyna falista:

$$k = \frac{E \cdot b \cdot t^3 \cdot N_w^4}{P_m^3 \cdot N} \times K_g$$

Gdzie:
- $E$ to moduł sprężystości Younga ($N/mm^2$)
- $b$ to promieniowa grubość ścianki ($mm$)
- $t$ to grubość materiału ($mm$)
- $N_w$ to liczba aktywnych fal na turę
- $P_m$ to średnia średnica sprężyny ($mm$), obliczona jako $(D_{out} + D_{in}) / 2$
- $N$ to liczba aktywnych tur
- $K_g$ to współczynnik korygujący oparty na rozszerzeniu średnicy podczas ugięcia

Ograniczenia równania liniowego:
1. Tarcie i histereza: Kontakt pomiędzy grzbietami fal podczas ugięcia osiowego generuje tarcie, co powoduje histerezę i wzrost efektywnej sztywności sprężyny podczas obciążania i rozładowywania.
2. Limity ugięcia: Wzór jest ściśle liniowy tylko do około 80% całkowitego dostępnego ugięcia. Powyżej 80% fale zaczynają opadać lub tworzyć kontakt liniowy, wykładniczo zwiększając sztywność sprężyny.
3. Końcówki podkładek: Jeżeli podkładki regulacyjne (płaskie) mają za zadanie równomiernie rozkładać obciążenie, należy uwzględnić ich udział, ponieważ zwiększają sztywność konstrukcji i zmniejszają całkowite efektywne aktywne obroty.