ForHosting KIT · الهندسة والبناء

معدل الزنبرك الحلزوني

اعرف مدى صلابة زنبرك الانضغاط: سلك قطره 0.002 م ملفوف على متوسط قطر 0.016 م مع 8 لفات فعالة، من فولاذ معامل قصه ثمانون غيغاباسكال، يعطي 4882.8125 نيوتن/م. ويظهر مؤشر الزنبرك معه كأول فحص. مجاناً في متصفحك.

مجاني
يعمل في متصفحك
دون تسجيل
بياناتك لا تغادر جهازك

شغّل الأداة مجانًا اطّلع على الـAPI

استخدمها من الويبAPIالبريدTelegramالتطبيق قريبًا

مثال محلول

إذا أدخلت

قطر السلك: 0.002
متوسط قطر اللفة: 0.016
اللفات الفعالة: 8
معامل القص: 80,000,000,000

تحصل على

مؤشر النابض: 8 N/m
ثابت النابض: 4,882.8125

يخزّن الزنبرك الحلزوني الانضغاطي الطاقة بفتل سلكه بينما تنغلق اللفات تحت الحمل المحوري. لذلك يحتاج المصممون ومهندسو الصيانة وطلاب عناصر الآلات إلى المعدل المحوري — القوة لكل وحدة سهم — من الكميات الأربع التي تظهر على الرسم: قطر السلك d، وقطر اللفة المتوسط D، وعدد اللفات الفعّالة Na، ومعامل قص سبيكة السلك G. تطبق هذه الحاسبة صيغة اللفات المغلقة الكلاسيكية k = G d⁴ / (8 D³ Na)، وهي الهوية نفسها التي يعتمدها Shigley وWahl وكتيبات صانعي الزنبركات عندما يسود الفتل ويكون الخطوة معتدلاً.

معنى معدل الزنبرك الحلزوني ولماذا k = G d⁴ / (8 D³ Na)

المعدل المحوري k هو القوة اللازمة لضغط زنبرك حلزوني بمقدار وحدة طول واحدة. في زنبرك انضغاطي بسلك دائري ولفات مغلقة تكون الطاقة المخزونة المهيمنة فتل السلك لا الانحناء الصغير المرتبط بالخطوة. تؤول مبرهنة Castigliano المطبّقة على لفة نصف قطرها المتوسط D/2 وعزمها القطبي π d⁴ / 32 وطولها π D Na إلى هوية الكتب: k يساوي G مضروبًا في d مرفوعًا إلى الرابعة، مقسومًا على ثمانية في D مكعبًا في عدد اللفات الفعّالة.

يقع قطر السلك في البسط مرفوعًا إلى الرابعة، لذا يحرّك تغيّر بنسبة عشرة في المئة في d المعدل بنحو ستة وأربعين في المئة؛ ولهذا ترتّب جداول المخزون المعدل أولًا مقابل قياس السلك. يقع قطر اللفة المتوسط في المقام مكعبًا، فالغلاف الأكبر بنفس السلك يكون أطرى بكثير. تقيس اللفات الفعّالة المعدل عكسًا: مزيد من اللفات العاملة يشارك الفتل فيلين الزنبرك.

معامل القص G خاصية مادة لا مقبض هندسة: يقترب سلك البيانو والفولاذ المسحوب على البارد من تسعة وسبعين غيغاباسكال، والمراجع بالزيت من سبعة وسبعين، واللاصدئ الأوستنيتي من تسعة وستين، والبرونز الفوسفوري من واحد وأربعين. يُرجع الدليل C = D/d لأنه أول تحقق يقوم به المصمم: بين نحو أربعة واثني عشر يلتف اللفّ نظيفًا؛ ودون أربعة يختفي القطر الداخلي وترتفع الإجهادات المتبقية؛ وفوق اثني عشر تصير اللفة رخوة وعرضة للانبعاج. لا تطبق هذه الحاسبة عامل Wahl K_w.

يضرب Wahl إجهاد القص لمراعاة الانحناء والقص المباشر؛ ولا ينتمي إلى صيغة المعدل، وخلط الاثنين فخ شائع في الامتحان. كذلك تخرج اللفات الخاملة عند الطرف وارتفاع الكتلة ونحافة الانبعاج عن النطاق: أرسلوا إلى هذه النقطة الطرفية حجج المعدل الأربع فقط، ثم اجمعوا k مع حملكم أو سهمكم في قانون هوك إن احتجتم القوة أو الشوط.

حالات الاستخدام

دراسات المادة والغلاف

بدّلوا معامل القص أو قطر اللفة المتوسط مع تثبيت الحجج الثلاث الأخرى لمقارنة سلك البيانو باللاصدئ، أو غلافًا أضيق بغلاف أوسع.

الأسئلة الشائعة

ما الوحدات التي ينبغي استخدامها لـ d و D و G؟

أي زوج متسق من الطول والإجهاد: المتر والباسكال يعطيان N/m؛ والمليمتر و N/mm² (MPa) يعطيان N/mm. تضع الاستجابة تسمية unit على N/m وفق اصطلاح SI.

هل تتضمن هذه الحاسبة عامل Wahl؟

لا. يصحّح عامل Wahl K_w إجهاد القص للانحناء والقص المباشر. يستخدم المعدل هوية طاقة الفتل k = G d⁴ / (8 D³ Na) من دون K_w.

كيف يُحسب معدل زنبرك الانضغاط؟

اضرب معامل القص في قطر السلك مرفوعاً إلى القوة الرابعة، ثم اقسم على ثمانية أضعاف مكعب متوسط قطر اللفة مضروباً في عدد اللفات الفعالة. ويعطي زنبرك المثال 4882.8125 نيوتن/م.

لماذا يؤثر تغيير صغير في قطر السلك كثيراً؟

لأن قطر السلك يدخل مرفوعاً إلى القوة الرابعة. فسلك أسمك بنحو عشرة في المئة يرفع المعدل بنحو ستة وأربعين في المئة، ولهذا ترتب جداول الزنبركات حسب قطر السلك أولاً.

ما مؤشر الزنبرك الذي ينبغي أن أستهدفه؟

المؤشر هو متوسط قطر اللفة مقسوماً على قطر السلك. بين أربعة واثني عشر تقريباً يُلف الزنبرك جيداً، ودون الأربعة ترتفع الإجهادات بشدة، وفوق الاثني عشر يرتخي ويمكن أن ينبعج. ومؤشر المثال 8.

أدوات ذات صلة

للمطوّرين — الوصول عبر API

كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.

الـEndpoint

POSThttps://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical

صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.

استدعِ الخدمة من بيئتك

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"wire_diameter":0.002,"mean_coil_diameter":0.016,"active_coils":8,"shear_modulus":80000000000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "wire_diameter": 0.002,
    "mean_coil_diameter": 0.016,
    "active_coils": 8,
    "shear_modulus": 80000000000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "wire_diameter": 0.002,
    "mean_coil_diameter": 0.016,
    "active_coils": 8,
    "shear_modulus": 80000000000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"wire_diameter":0.002,"mean_coil_diameter":0.016,"active_coils":8,"shear_modulus":80000000000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"wire_diameter":0.002,"mean_coil_diameter":0.016,"active_coils":8,"shear_modulus":80000000000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/eng/spring-rate-helical", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

مثال على الطلب

{
  "wire_diameter": 0.002,
  "mean_coil_diameter": 0.016,
  "active_coils": 8,
  "shear_modulus": 80000000000
}

مثال على الاستجابة

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "eng.spring_rate_helical",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.

الأسعار

لكل طلب$0.002

السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.

الأخطاء

HTTP	الرمز	المعنى
`401`	`unauthorized`	مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك.
`402`	`insufficient_balance`	رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة.
`404`	`unknown_type`	نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب.
`429`	`rate_limited`	تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة.

ملاحظات تقنية

تشترك أداة المتصفح المجانية وواجهة API في وحدة تحليلية نقية واحدة، فلا تختلف مراجعة واجب أو إضافة LMS أو سكربت تحجيم على الأرقام الأربعة نفسها. تفشل الهندسة غير الصالحة — حقول ناقصة أو أبعاد غير موجبة أو متوسط لفة لا يزيد على السلك — برمز invalid_input ولا تُحاسب.

عقد الإدخال والوحدات المتسقة وشكل الاستجابة وسلوك الخطأ

يجب أن تكون وحدات الطول والإجهاد متسقة. تُقرَّب الأعداد إلى اثنتي عشرة مرتبة عشرية لاستقرار الأمثلة الذهبية. مثال: سلك مليمترين بوصفه 0.002 m، ومتوسط لفة ستة عشر مليمترًا بوصفه 0.016 m، وثماني لفات فعّالة، وG ثمانين غيغاباسكال يعطي الدليل ثمانية والمعدل 4882.8125 N/m، لأن ثمانين مليارًا مضروبًا في (0.002)⁴ مقسومًا على ثمانية في (0.016)³ في ثمانية مقدار مطابق. اقرنوا المعدل بحملكم إن احتجتم السهم؛ تحل هذه القدرة المعدل الساكن فقط. أرسلوا بجسم POST من نوع JSON أربعة أعداد منتهية إلزامية: wire_diameter (الأسماء البديلة d و wire_d و wire و diameter_wire) وهو قطر السلك الموجب قطعًا؛ و mean_coil_diameter (الأسماء البديلة D و mean_d و coil_diameter و mean_diameter) وهو قطر اللفة المتوسط الموجب قطعًا، ويجب أن يفوق السلك حتى يبقى الداخل D ناقص d موجبًا؛ و active_coils (الأسماء البديلة n و Na و N و n_active و coils) وهو العد الموجب قطعًا للفات التي تنحرف فعلًا — والقيم الكسرية مثل 7.5 جائزة —؛ و shear_modulus (الأسماء البديلة G و modulus و rigidity و shear_g) وهو معامل قص السلك الموجب قطعًا. يعطي المتر والباسكال spring_rate بالنيوتن لكل متر، وهو وسم SI الذي تستخدمه الاستجابة؛ وتعطي المليمترات مع النيوتن لكل مليمتر مربع (ميغاباسكال) نيوتنًا لكل مليمتر إن حافظتم على الاتساق. قد تصل الحقول أعداد JSON أو سلاسل رقمية. تفشل الحقول الناقصة والقيم غير المنتهية والأبعاد غير الموجبة ومتوسط لفة لا يزيد على السلك أو المقادير فوق تريليون برمز invalid_input مع تسمية الحقل؛ ولا تُحاسب تلك الإخفاقات. عند النجاح يعيد الجسم المدخلات الأربع بعد التقريب، ويبلّغ spring_index بوصفه D مقسومًا على d، ويعيد spring_rate بوصفه G d⁴ / (8 D³ Na)، ويثبّت unit على N/m وسمًا افتراضيًا وفق SI، ويتضمن الصيغة k = G d^4 / (8 D^3 Na) والحقل method helical_compression_spring_rate ورسالة قصيرة مقروءة.

أين تبرر واجهة API لمعدل الزنبرك الحلزوني مكانها

تطلب مقررات تصميم الآلات وامتحانات صانعي الزنبركات بانتظام معدل اللفات المغلقة من خانة رسم فيها d و D و Na و G مجدول؛ ويعلّم وحي حتمي متوسط لفة أصغر من السلك باطلًا بدل أن يعيد صلابة موجبة مستحيلة فيزيائيًا. تستفيد مواقع المحتوى التي تتصدر لحاسبة معدل الزنبرك الحلزوني أو ثابت الانضغاط من قطر السلك أو k = G d⁴ / (8 D³ N) من أداة مجانية حيّة تطابق حساباتها المسار الآلي المدفوع بايتًا ببايت. لا يُحاسب الإدخال غير الصالح. يستطيع مهندسو المنتج الذين يقارنون سلك البيانو واللاصدئ تبديل shear_modulus وحده ورؤية هبوط المعدل دون إعادة بناء جدول استخدم في صمت الأس الخطأ لـ D. يمكن لسكربتات الصيانة التي تقرأ السلك واللفة من قدمة وعدة لفات عاملة أن تثبّت spring_rate في التكامل المستمر أمام الوحدة النقية نفسها التي يستخدمها الطلاب في المتصفح. ويمكن لمقاعد المختبر التي تجهّز زنبركات انضغاط في تمارين الصلابة أن تقفل حقل spring_rate المقرَّب في الاختبارات بدل الاعتماد على إطار تحميل يتضمن كذلك احتكاك الأطراف. ولأن التنفيذ تحليل parse خالص من المستوى A، يكلّف كل استدعاء ناجح السعر الأساسي المنشور $0.002 بلا رموز نموذج ولا شبكة صادرة. أبقوا الطلبات صغيرة، وثبّتوا spring_rate و spring_index في الاختبارات، فتحصلون على معدلات حلزونية قابلة للتكرار لإضافات LMS وعاملات الحافة ودفاتر التصميم دون إقامة نموذج عناصر منتهية للفة.

حالات التكامل

واجبات وامتحانات تصميم الآلات

احسبوا k = G d⁴ / (8 D³ Na) من خانة الرسم: السلك ومتوسط اللفة واللفات الفعّالة وG المجدول؛ وارفضوا D ≤ d حتى يتلقى المصحح إشارة invalid_input واضحة.

سكربتات المختبر والأتمتة

ثبّتوا spring_rate و spring_index من سلك القدمة ومتوسط اللفة المقاس واللفات الفعّالة المعدودة وG الكتيب في CI، بنفس الوحدة النقية لأداة المتصفح المجانية.

أسئلة تقنية

كيف يُحسب معدل زنبرك حلزوني انضغاطي؟

أرسلوا wire_diameter d موجبًا و mean_coil_diameter D مع D > d و active_coils Na و shear_modulus G. تُرجع API القيمة k = G d⁴ / (8 D³ Na) كحقل spring_rate بوحدات متسقة (N/m في SI).

لماذا يجب أن يفوق قطر اللفة المتوسط قطر السلك؟

القطر الداخلي هو D − d. إن لم يكن D أكبر من d فلا ثقب للفة والهندسة ليست زنبركًا حلزونيًا؛ وتلك الحالة invalid_input.

كم تكلفة حاسبة معدل الزنبرك الحلزوني؟

أداة المتصفح مجانية. تستخدم طلبات API رصيد KIT المدفوع مسبقًا بمقدار $0.002 لكل استدعاء ناجح؛ ولا يُحاسب الإدخال غير الصالح.

اطّلع على توثيق KIT الكامل ←

شغّل الأداة مجانًا