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Spring type
强压对弹簧的影响
弹簧的永久变形是当外力超过弹簧的弹性极限时,回弹高度低于原高度或超过0.6 mm。弹簧永久变形后,弹性力和刚度也会发生变化。因此,为了获得合适的弹簧,有时在设计图纸中将弹簧做得更高,在生产完成后进行强压缩处理,使弹簧永久变形和改变。符合要求的弹簧规格。
但是,通过强压缩(拉、扭)处理来提高弹簧的承载能力是有条件的。因为强大的压缩过程中,只有当弹簧的表层材料产生有益的残余应力与强大的工作压力会影响压缩,和只有在强大的压缩(拉伸、扭转),弹簧材料,所产生的残余应力,塑性变形较大的物质增加弹簧的弹性极限。然而,每种材料的弹性极限都有一定的限度。一旦超过这个极限,材料不仅会产生塑性变形,而且还会“完全屈服”变形。许多温泉“完全”下强烈压缩0.5σb(拉)材料。“产量”变形。
不同材料的屈服极限也不同。屈服极限值只有在强度计算和试验后才能确定。另外,强压(张力、扭转)处理的效果与弹簧的形状和结构、强压处理的工艺方法密切相关。就弹簧的形状而言,螺旋比大或者螺旋升程角小,都不可能通过强压缩来提高其承载能力。螺旋比和螺旋升程角能达到多大的目的,就需要设计强大的压力。实验是可以确定的。因此,它不只是简单地按弹簧,拉它,拉它或扭它,它可以增加负荷能力在一次。
除了高应力弹簧,一般的压缩、拉伸和扭转弹簧没有强压缩(拉伸、扭转)的必要条件,但条件可以通过“预制高”过程的弹簧。以压缩弹簧和扭转弹簧为例,通过保持弹簧上的“预制高度”和“预制角度”的强压力,可以达到两个目的:一是使弹簧达到“压缩”、“压缩”和扭转量;二是弹簧经过强压处理后的高度或角度刚好满足设计要求。
我们对弹簧压力处理的意见是:
1. 在考虑弹簧的强压处理时,应先进行弹簧的强压设计,以确定弹簧是否适合进行强压处理。
2. 高压处理和高应力条件下的压缩弹簧和扭转弹簧经过高压处理后,其力学性能将得到显著改善。
3.对于有初始张力要求的张力弹簧,在强张拉处理过程中,初始张力会降低甚至消失。这种弹簧不能经受强张拉处理。对于没有初始张力的张力弹簧,通过强张力处理来提高其承载能力是不容易的。
4. 弹簧在高温(+ 60°C以上)和腐蚀性条件下工作,并经过强压力处理,只能起到稳定尺寸的作用,不能提高承载能力。
5. 对于各种不同刚度的弹簧,不宜采用强压处理来提高其承载能力。
弹簧电镀铬表面处理
(1)黄铬
铬膜为黄色,用于腐蚀防护。因此,腐蚀防护铬膜称为黄铬。根据铬的成分、铬酸盐(xCr2O3/yCrO3/zH2O)、膜的主要组成,其色调可能会发生变化。
(2)亮铬(明铬)
铬酸盐处理可以在锌镀层上生成腐蚀防护膜,同时还起到化学抛光剂的作用。利用这种化学抛光作用,可使镀层产生光泽。处理方法分为化学抛光处理和碱液处理。化学抛光法会稍微抑制腐蚀防护膜的生成。碱液处理法可以生成腐蚀防护膜,之后经碱液处理取得光泽的表面。亮铬的腐蚀防护性能优于黄铬。
(3)黑铬
喷镀后,使用含铬酸及黑色处理化学制品添加剂(硝酸银等)的处理液生成铬膜。黑铬不具有显著的耐磨性。
(4)橄榄铬(绿铬)
喷镀后,使用含特殊阴离子的铬酸盐处理液。可以生成耐腐蚀性好的厚膜涂层。这种涂层还称为绿铬。
(5)表面干涉带
使用薄铬膜时,镀层上会留下不可见的透明薄膜。白光照亮此表面时,由于涂膜表面与镀层表面的反射光之间会发生干涉,从而生成彩虹色。这种条纹图案称为干涉带。
(6)表面色散
根据涂层的成分,黄铬的色调各异。由于铬酸盐处理液和操作条件的差异性,其成分可能发生变动。因此,即便是同一批次的零件,各个零件的色调通常也会各不相同。甚至于同一表面,取得色调一致也不是很容易;因此,会有颜色不一致的现象。
(7)白色腐蚀产物
锌的腐蚀产物主要由白色化合物组成,比如碳酸锌。锌置于腐蚀环境中,而铬膜断裂时,就会生成这种腐蚀产物(锌锈)。
(8)三价明铬
三价明铬膜不含六价铬,是喷镀后通过使用三价铬与硅石作为主要组成物的处理液进行处理而生成的。其色调与亮铬相似。
(9)三价黑铬
三价黑铬膜不含六价铬。喷镀后,使用由三价铬和硅石组成的处理液掺杂黑色处理化学制品(如铁、钴等的氧化物)的处理液生成铬膜。
3.类型和等级
如图所示,应按照表面处理方法和镀层厚度划分镀层的类型和等级。
备注:1.通常应对镀层进行铬酸盐处理。
2.喷镀后进行黄铬处理,1型主要用于腐蚀防护。
3.2型是指镀后进行亮铬处理,但其耐腐蚀性优于1型。
4.3型和6型主要用来进行装饰。这种类型通常不得喷涂在手接触的零件上。
5.4型是指喷镀后进行橄榄铬处理,用于提高耐腐蚀性。
6.喷镀后进行三价明铬处理,5型主要用于腐蚀防护。
7.室内件是指那些安置在车身内,不直接或间接受风雨侵蚀的零件。
8.应避免在以下情况下进行喷涂:
(1)使用时需要涂上润滑脂,且不需要腐蚀防护的零件。
(2)不需要喷镀但加工工序中实际喷镀过的不可见零件。
(3)由于机加工原因(如填隙)而采用其它处理方法进行锈蚀防护处理的零件。
9.六价铬膜的主要成分通常表示为xCr2O3、yCrO3和zH2O。经受高于80°C的温度时,会使此涂层中的结晶水蒸发,从而导致涂层退化,耐腐蚀性变差。因此,应小心从事。
小弹簧批发
小弹簧,根据GB/T1973.1-2005小型圆柱螺旋弹簧技术条件的定义,此标准适用于弹簧材料截面直径小于0.5mm的压缩、拉簧和扭转弹簧。因此我们暂定小弹簧为加工线径小于0.5mm的弹簧。
小弹簧一般运用于人们日常的基础型消费产品上,因此小弹簧批发用量一般比较大,类如开关、硒鼓、打印机、玩具、手机等。还有踏板车、摩托车、离合器、压力阀、油锯等产品也会有很多小弹簧的运用。
小弹簧由于运用的产品非常丰富多样,因此小弹簧规格很多,使用方法工作的位置,压力大小都不一样。有的产品对小弹簧的规格要求非常的精密,加工精度已经远远超过相关行业标准和标准。
亨特弹簧厂,15年精密小弹簧设计加工经验,可加工各种类常规及高精密小弹簧。弹簧采用合理的材料和加工设备及工艺,在确保高品质的状态下实现尽可能低的小弹簧批发价格。
弹簧的计算
计算
1.1 弹簧设计公式中使用的符号
弹簧设计公式中使用的符号如表1所示。
1.2 符 号 符号的意义 单 位
1.3 d 材料的直径 mm
1.4 D1 螺旋内径 mm
1.5 D2 螺旋外径 mm
1.6 D 螺旋平均直径=(D1+D2)/2 mm
1.7 Nt 总圈数
1.8 Na 有效圈数
1.9 L 自由高度(长度) mm
1.10 HS 压紧高度 mm
1.11 p 间距 mm
1.12 Pi 初始张力 N{kgf}
1.13 c 弹簧指数 c=D/d
1.14 G 剪切弹性模量 N/mm2{kgf/mm2}
1.15 P 施加在弹簧上的负载 N{kgf}
1.16 δ 弹簧的挠曲量 mm
1.17 k 弹簧常数 N/mm{kgf/mm}
1.18 τ0 扭曲应力 N/mm2{kgf/mm2}
1.19 τ 扭转修正应力 N/mm2{kgf/mm2}
1.20 τi 初始应力 N/mm2{kgf/mm2}
1.21 χ 应力修正系数
1.22 f 振动数 Hz
1.23 U 弹簧蓄积的能量 N・mm{kgf・mm}
1.24 Ω 单位体积的材料重量 kg/mm3
1.25 W 弹簧运动部分的重量 kg
1.26 g 重力加速度 (1) mm/s2
注(1)计量法将重力加速度定为9806.65mm/s2。
1.2 弹簧设计使用的基本公式
1.2.1 压缩弹簧与没有初始张力的拉伸弹簧时(图1)
1.2.2 有初始张力的拉伸弹簧时(式中,P>Pi)(图2)
1.3 设计弹簧时应考虑的事项
1.3.1 剪切弹性模量 弹簧设计使用的剪切弹性模量G值依据表2较为理想。
表2 剪切弹性模量(G)
材 料 G值 N/mm2(kgf/mm2) 符 号
弹簧钢 78×103{8×103} SUP6,7,9,9A,10,
11A,12,13
硬钢丝 78×103{8×103} SW-B,SW-C
钢琴丝 78×103{8×103} SWP
油回火钢丝 78×103{8×103} SWO,SWO-V,SWOC-V,
SWOSC-V,SWOSM,SWOSC-B
不锈钢丝 SUS 302 69×103{7×103} SUS 302
SUS 304 SUS 304
SUS 304N1 SUS 304N1
SUS 316 SUS 316
SUS 631 J1 74×103{7.5×103} SUS 631 J1
1.3.2 有效圈数 弹簧设计使用的有效圈数取决于下式。
(1) 压缩弹簧时
Na=Nt-(X1+X2)
(a)仅螺旋前端连接下一个自由螺旋时
〔相当于图2的(a)~(c)〕
X1=X2=1
则Na=Nt−2
(b)螺旋前端不连接下一个螺旋,端部磨平圈部长度为3/4圈时〔相当于图2(e)及(f)〕,
X1=X2=0.75
则Na=Nt-1.5
(2) 拉伸弹簧 拉伸弹簧的有效圈数取决于下式。
但挂钩部除外。
Na=Nt
1.3.3 应力修正系数
相对于弹簧指数c的应力修正系数取决下式或图1。
1.3.4 压紧高度
弹簧的压紧高度一般由下述简算式计算。
但一般说来,订货方并不指定压缩弹簧的压紧高度。
Hs=(Nt-1)d+(t1+t2)
式中,(t1+t2): 螺旋两端部厚度之和
另外,两端部为图2(b)、(c)、(e)与(f)所示的压缩弹簧,特别是必须要求指定压紧高度时,可将由下式求出的值指定为压紧高度的最大值,但需要注意,有时会因弹簧的形状而大于该值。
Hs=Nt*dmax
这里的dmax: 取d容差最大值的直径
图-2 螺旋端部形状
1.3.5 拉伸弹簧的初始张力
压紧弹簧卷的冷卷拉伸弹簧会产生初始张力Pi。
此时的初始张力由下式计算。
Pi=(πd^3/8D)τi
另外,用钢琴丝、硬钢丝等钢丝成形为压紧弹簧卷,但未进行低温退火时的初始应力τi处在图3所示的斜线范围内。但使用钢丝以外的材质并实施低温退火时,应对从图3斜线范围内读取的初始应力值进行如下修正。
(1) 不锈钢丝时,钢丝的初始应力减少15%。
(2)成形后实施低温退火时,钢琴丝、硬钢丝等钢丝相对于上述计算值减少20~35%,不锈钢丝相对于上述计算值减少15~25%。
参 考 除了从图3读取低温退火前的初始应力值之外,也可以通过下述经验公式进行计算。
τi=G/100c
(1)钢琴丝与硬钢丝时〔G=78×103N/mm2{8×103kgf/mm2}〕图3
(2)不锈钢丝时〔G=69×103N/mm2{7×103kgf/mm2}〕图4
1.3.6 振荡
为了避免振荡,必须选择弹簧固有振动频率以避免与作用在弹簧上的所有起振源振动形成共振。
另外,弹簧的固有振动频率由下式得出。图5
钢的G=78×103N/mm2{8×103kgf/mm2}、
w=76.93×10−6 N/mm3{7.85×10−6kgf/mm3},弹簧两端为自由或固定时,弹簧的1次固有振动频率由下式得出。
F1=3.56*10^5 d/NaD^2
1.3.7 其他应考虑的事项
在弹簧的设计计算中,也必须考虑下述事项。
(1)弹簧指数 弹簧指数减小会导致局部应力过大。另外,弹簧指数较大或较小时,加工性也成问题。因此,热轧成形时,弹簧指数可在4~15的范围内选择。冷轧成形时,弹簧指数可在4~22的范围内选择。
(2) 纵横比 为了确保有效圈数,压缩弹簧的纵横比(自由高度与螺旋平均直径之比)可设定为0.8以上,另外,在考虑到端部磨平圈的情况下,一般可在0.8~4的范围内选择。
(3)有效圈数 如果有效圈数为3以下,弹簧特性则会变得不稳定,因此应将弹簧指数设定为3以上。
(4)节距 节距超过0.5D时,由于螺旋直径通常会随着挠曲量(负载)的增加而发生变化,需要对利用基本公式求出的挠曲量与扭转应力进行修正,因此应将节距设定为0.5D以下。一般说来,节距利用下述简算式进行推算。
P=L-Hs/Na+d
什么是动弹簧、静弹簧
用作缓冲或减震的弹簧是利用弹簧动的机能,称为动弹簧,如气门弹簧、破碎机弹簧等;用作承受静载荷的弹黄是利用弹簧静的机能称为静弹簧,如安全阀弹簧、发条弹簧等。
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