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Spring type
压缩弹簧载荷P计算
载荷P [N] =(弹簧常数k [N / mm]×挠度F [mm])
在允许的最大挠度范围内使用。(毫米)。如果使用允许的挠度,弹簧可能会变形或损坏。
压缩长度是一个参考值。如果弹簧被弯曲到压缩的长度,弹簧可能会变形,或者如果使用次数很少,弹簧可能会损坏。
建议在常温(40℃以下)下使用圆线压缩弹簧和矩形弹簧(SWF·SWL·SWM·SWH·SWB)。当使用超过40°C时,负载值将下降,但这取决于条件。
弹簧设计的计算公式
常见的弹簧设计绝大部分是压缩螺旋弹簧或拉伸螺旋弹簧。 这两种弹簧设计,涉及下面的项目。 在这里将关于a),b),c)进行解说。
a)在使用范围内,弹簧负载和形变量:弹簧常数
b)安装弹簧的空间:长度x外形
c)弹簧的固定方法:弹簧的两端形状和固定方法
d)其他:弹簧刚度(永久变形),疲劳度
(1)弹簧常数和弹簧形状尺寸的关系式
弹簧的形变量和负载(力)的关系。
P = k x δ
P:弹簧负载
k:弹簧常数
δ:弹簧挠度(形变量)
(k:弹簧常数)用弹簧材料特性和弹簧形状可以用下述公式表达。这个公式压缩螺旋弹簧和拉伸螺旋弹簧都适用。
k = P/δ = G x d4/8 x n x D3 ・・・(A)
G:横向弹性系数(杨氏模量)
d:线径
n:有效匝数
D:平均线圈直径
通过使公式(A)变形,暂时设定D(平均线圈直径),d(线径),k(弹簧常数)来计算有效匝数:n,或者根据已知的P,D,d,n ,来计算形变量:δ。
(2)弹簧的长度、外形的设计
弹簧长度是根据(允许形变量)与弹簧载荷之间的关系来选择和设计的。
(允许形变量)是会使弹簧变形或损坏的最大变形量(参考图1)。
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。
高温工作的弹簧如何选材
金属弹簧要在高温下工作,需要有很好的抗松弛性、热稳定性、抗氧化性以及一定的耐腐蚀性。
如果五金件弹簧的工作温度很高,那么用来制作五金件弹簧的材料的弹性模量就会下降,从而导致弹簧的承载能力和刚度下降。因此,为了使它在高温下工作,我们需要知道它的变化率,我们需要计算减少的负载能力对弹簧性能的影响。根据有关规定,一般弹簧在使用过程中如果温度高于60度,则需要调整弹簧的剪切模量。
用弹簧钢制作弹簧时,应根据弹簧所承载的应力大小及其性能来判断弹簧的硬度。然而,如果发生平面应变断裂,可能是由于硬度。
如果在仪器或秤上使用弹簧,大多数厂家都会使用恒定的弹性合金,因为它的膨胀系数变化很小,这也是为了在不受温度变化影响的情况下达到其精度。
在材料的选择上,应注意钢的淬透性,这与弹簧的质量有较大的关系。
压缩弹簧的自振现象
自振是压缩弹簧本身的固有振动。 由于弹簧存在质量,当频率分量接近弹簧的固有频率的外力作用时,出现称为自振的剧烈的弹簧振动现象。 当弹簧随着凸轮高速压缩和拉伸驱动时,压缩弹簧本身与凸轮扬程曲线的高频振动发生共振等叫做自振。
(1)所谓自振
当压缩弹簧受到冲击时,扭转沿着线圈导线做冲击波传输。 这个冲击波叫做自振波。
这个自振波沿着弹簧股往返一次的时间T叫做自振时间。自振时间和自振速度可通过以下公式计算。
当压缩弹簧经受强制振动时,如果其周期等于自振时间T,或者1/2,1/3,则会发生称为自振的共振现象。
(2)自振的防止对策
(1)改变凸轮的形状
凸轮的转速和压缩弹簧的固有频率引起的共振,为了使频率范围的幅度变小,改变凸轮的设计形状。
(2)采用不等间距压缩弹簧
不等间距压缩弹簧具有在形变量变化时固有振动频率也会变化的特性。 通过选择不会引起共振的不等间距弹簧可以避免自振。
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