วิธีการคำนวณแรงดึงของลวดเหล็กถัก

ฉันกำลังทำงานในโครงการที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบสปริงขดลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10.2 มม. และเส้นผ่าศูนย์กลางลวด 1.25 มม. ฉันพยายามใช้ลวดแกนที่เป็นของแข็ง แต่มันล้มเหลวเนื่องจากแรงดึงไม่เพียงพอ ขนาดสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพียง 5 มม. ซึ่งไม่เพียงพอที่จะทำให้แกนลวดแข็งทำงานได้

อาจารย์ของฉันแนะนำให้มองหาสายถักแทนที่จะเป็นแกนลวดแข็ง ฉันพิจารณาเชือกลวด 6x7 แต่มันใหญ่เกินไป หลังจาก googling ฉันพบว่ามีสปริงหดตัวพร้อมสายถักด้วย 3 เส้น ฉันรู้ว่ามันจะมีค่าน้อยกว่า 3 เท่าของความแข็งแรงของสายไฟแต่ละเส้น ฉันค้นหาคู่มือหนังสืออ้างอิง ฯลฯ แต่ไม่พบความสัมพันธ์ / สูตรที่จัดตั้งขึ้นระหว่างเส้นและความต้านทานแรงดึง ฉันจะกำหนดความต้านทานแรงดึงของลวดเหล็กถักได้ตามจำนวนของเส้นลวดได้อย่างไร

ก่อนอื่นความต้านทานแรงดึงเป็นสมบัติของ วัสดุ ไม่ใช่สปริงนั่นเอง ความแข็งแรงมักแสดงว่า $ \ sigma = F / A $ สามารถพิจารณาได้ว่าแรงวัสดุสามารถทนต่อการข้ามส่วนที่กำหนด หากคุณต้องการให้บางสิ่งบางอย่างสามารถต้านทานแรงได้มากกว่าวิธีที่ง่ายที่สุดคือการเพิ่มหน้าตัดหรือรับวัสดุที่แข็งแรงกว่า

ประการที่สองฉันคิดว่าคุณเข้าใจผิดว่าจุดประสงค์ของสายถัก สายถักเปียโดยทั่วไปจะไม่เพิ่มความสามารถในการต้านทานแรง สมมติว่าเส้นผ่านศูนย์กลางสุทธิของลวดถักเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นทึบพื้นที่ตัดขวางของสายของแข็งจะมีขนาดใหญ่กว่าซึ่งแสดงว่าสามารถทนแรงได้มากกว่า สิ่งที่ทำถักเปียจะทำลวด ทนต่อการสึกหรอมากขึ้น .

คิดแบบนี้: เมื่อรอยแตกเกิดขึ้นในเส้นลวดแข็งมันสามารถแผ่กระจายไปทั่วทั้งสิ่งทำให้เกิดความล้มเหลว หากรอยแตกเกิดขึ้นในเส้นลวดเส้นเดียวในสายถักแล้วจะมีเพียงเส้นเกลียวแต่ละเส้นเท่านั้นที่จะล้มเหลวโดยปล่อยให้เส้นอื่น ๆ ดึงโหลดขึ้นมา โปรดทราบว่าสิ่งนี้ไม่ได้ป้องกันลวดที่ถักจากความล้มเหลว แต่จะช่วยให้คุณใช้งานได้มากขึ้น (และสัญญาณที่บ่งบอกถึงความเสียหาย) ก่อนที่ลวดจะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์

เช็คเอาท์ หน้านี้ เกี่ยวกับสปริงหดตัวที่ควั่น ผู้เขียนบอกว่าสปริงที่ควั่นนั้นมีอายุการใช้งานที่ดีขึ้นในการใช้งานที่มีแรงกระแทกและความเร็วสูง ผู้เขียนอ้างว่าขณะนี้ไม่มีโปรแกรมที่ถูกต้องสำหรับการคำนวณความเค้นบนสายถัก

นี่เป็นเพราะเส้นนั้นโค้งอย่างต่อเนื่องและทำให้การกระจายความเค้นภายในนั้นสูงกว่าใกล้เส้นกึ่งกลาง (ความโค้งสูงกว่า) จากด้านนอก

นอกจากนี้กองกำลังการติดต่อจะเพิ่มความเค้นในทิศทางนอกแนวแกนซึ่งเพิ่มระดับความเค้นภายในเกิน $ \ sigma = \ frac {T} {A} $

คณิตศาสตร์นั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่ก็ไม่ได้ยาก สายเคเบิลที่ควั่นมีความแข็งแรงที่เหนือกว่าสำหรับน้ำหนักของพวกเขาเมื่อเทียบกับลวดแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรวม

PS ความโค้งของเส้นลวดที่เส้นกลางกำหนดวงกลม $ r $ และมีส่วนที่มีเกลียว (ระยะทาง / มุม) ของ $ p $ คือ $$ \ rho = \ frac {r ^ 2 + p ^ 2} {r} $ $