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压缩弹簧工作图的审核方法

时间:2013-04-14 07:28来源:弹簧网 作者:www.zhaotanhuang.com 点击:
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[导读] 压缩弹簧工作图的审核,可从以下几个方面考虑: 1.几何参数的审核 压缩弹簧的几何参数较多,工作图鳍出的几何参数,既要完备(即由这些参数可以计算出其它参数),又不能自相矛

  压缩弹簧工作图的审核,可从以下几个方面考虑:
  
  1.几何参数的审核
  
  压缩弹簧的几何参数较多,工作图鳍出的几何参数,既要完备(即由这些参数可以计算出其它参数),又不能自相矛盾。一般来说,材料直径、弹簧直径、有效圈数和总圈数以及自由高度这五个参数是基本参数。其它参数均可按下列公式换算:
压缩弹簧工作图的审核方法  
  关于弹簧压拼高度的计算,对于两端各有一圈支承圈,拼紧磨平的弹簧,现有资料大多采用的公式是,Hb=(n+1.5)d。实际上,由于有效圈数n很难准确计算,所以,根据生产实践,并参考国外资料,推荐采用式(4-7)计算。
  
  审核几何参数,第一要校核这些参数的理论值有无错误;第二要审核这些参数是否合适。前者较为简单,只要用上述公式复核一遍即可,而后者刚应弄清弹簧的工作原理和制造工艺后才能弄清其中的真谛,否则,有些在理论上看起来无误的参数,在弹簧制造中是无法实现的。这里特别要注意圈数与载荷精度的关系。
  
  由于弹簧支承圈与有效圈处的节距不同,从支承圈到有效圈之间的过渡圈影响变形与载荷的线性关系,而理论计算往往忽略了这种影响。于是,有效圈数越少,弹簧变形(或载荷)的计算值误差就越大。因此,对一般载荷要求的弹簧,有效圈数n≥2.5,而对载荷要求比较严格的弹簧,有效圈数n>4。如果有效圈数又少,而载荷要求又高,则是难以制造的。遇到这种情况,应向用户说明原因,希望重新设计。
  
  当支承圈小于2时,如果材料直径较小,弹簧的端圈难免有间隙,压缩时,由于端圈间隙的变化,也影响变形与载荷的关系。因此,对于材料直径较小、载荷要求较严格的弹簧,应建议用户采用支承圈n2≥2的支承结构。
  
  此外,要注意几何尺寸的公差选择,一般应根据GB1239-76的规定选取。考虑到经济性,可建议用户选择适宜的精度。当图样规定有指定高度下两点或两点以上的载荷时,自由高度Ho不应有公差要求。弹簧的内径和外径不可同时标注公差。弹簧的细长比b建议按下列情况选取:
  
  两端固定:b<5.3
  一端固定另一端回转:b<3.7
  两端回转:2.6
  
  2.物理参数的审核
  
  审核弹簧的物理参数主要包括载荷、变形的理论值是否正确、公差是否合理以及强度条件是否满足。
  
  计算压缩弹簧载荷P、变形F和切应力r的主要公式是:
压缩弹簧工作图的审核方法  

压缩弹簧工作图的审核方法

  为方便计算,根据上式的计算结果制成的表格见表4—2。 
压缩弹簧工作图的审核方法
  以上几个公式可计算出压缩弹簧的各个物理参数,例如,若是计算压拼应力rb,则用压拼载荷Pb或压拼时的变形Fb代入式(4-12)即可。但是,使用这些公式时,以下几个问题往往容易被设计者忽视,在审图时应予以注意。
  
  1)切应力计算公式(4-12)是在小螺距的条件下推导出来的,弹簧的节距t最好在(0.3~0.5)D2范围内(相当于螺旋角α为5°30′~9°)。若节距t>0.5D2,该公式的计算结果误差就较大。如果是节距较大时,就应根据考虑螺旋角影响后的公式(可参考有关弹簧设计资料)计算。
  
  2)虽然压缩弹簧的工作载荷区间是最大工作载荷P2和最小工作载荷P1之间的范围。但为了消除弹簧的端头间隙和节距不均匀等因素对负荷特性的影响,工作载荷区间取弹簧全变形量的20~80%,特别是负荷特性要求很高的弹簧或要求多点载荷的弹簧,更应该注意这一点。
  
  3)应根据载荷性质选择好许用应力值,并使r≤[r]。
  
  4)剪切弹性模量的取值对载荷、变形计算值的影响很大,一定要根据材料和工作环境选取。
  
  3.技术条件的审核
  
  弹簧工作图的技术条件包括形位公差(如垂直度)、热处理的工艺要求以及表面处理和强压处理的种类等。对这几方面的审核,大致包括如下内容:
  
  1)检查图纸的技术条件是否符合国家标准。这一点较为简单,一般只要对照国家标准即可。但是,有些特殊要求的弹簧,可能对某一个指标的精度要求很高(如垂直度),而其它指标的精度可适当低些,这时,没有必要一味提高所有尺寸的精度,以避免提高弹簧的成本。特别是有些指标需要超过1级精度的要求,如果不相应降低其它指标的精度等级,则是很难制造的。例如,载荷精度高于1级,则应将弹簧直径或长度的精度等级适当降低。
  
  2)检查技术条件是否有自相矛盾的地方。例如弹簧的工作应力未超过弹性极限,而技术条件又要求进行强压处理,或者弹簧的工作应力接近屈服强度,又严格地规定不允许有永久变形等等。遇到图纸中出现诸如此类的情况,应与用户协商解决。
  
  3)考虑本企业的设备能力,技术水平能否达到图纸要求,否则,应事先向用户说明,并在保证主要参数(如载荷)公差的同时,适当放宽次要参数的公差。
  
  4)考虑有无与图纸要求一致的材料,如无的话,应参照关于选择弹簧材料的原则,与用户协商,从优选择代用的其它弹簧材料。
 

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