壓縮彈簧
圓柱螺旋壓縮彈簧,英文名cylindrical helical compression spring。是指承受壓縮力的圓柱螺旋彈簧,用彈簧鋼絲繞制成的螺旋狀彈簧。結構簡單、制造方便、用途最廣。
壓縮彈簧類型
1、壓縮彈簧按外型可分為:圓柱形、圓錐形、中凸形和中凹形以及少量的非圓形等
按節距可分為:普通壓縮彈簧;變徑壓縮彈簧(變徑壓縮彈簧也包含有:圓柱形、圓錐形、中凸形和中凹形以及少量的非圓形)。
2、按螺旋線方向可分為:左旋彈簧;右旋彈簧。
3、依彈簧使用條件分為:
Ⅰ類:受交變載荷作用次數在>106次以上,屬于無限壽命計算范疇,應進行疲勞強度計算;
Ⅱ類:受交變載荷作用次數在103~105次之間、受沖擊載荷,屬于有限壽命計算范疇;
Ⅲ類:受交變載荷作用次數在<103次以下,屬靜載強度計算范疇。
壓縮彈簧參數
圓柱螺旋壓縮彈簧的部位、名稱、規格:
簧絲直徑:d,表示彈簧的鋼絲直徑。
彈簧外徑:D0,表示彈簧的外直徑。
彈簧內徑:D1,表示彈簧的內直徑,D1=D-2d。
彈簧中徑:D2,表示彈簧的平均直徑,D2=D-d。
節距:t,除兩端支承圈外,表示相鄰兩圈的軸向距離。
有效圈數:n、支承圈數n2和總圈數n1
支承圈:為使彈簧受力均勻,兩端并緊且磨平。并緊磨平的各圈僅起支承和定位作用,稱為支承圈。彈簧支承圈有1.5圈、2圈及2.5圈三種,常見為2.5圈。
彈簧展開長度L:用于纏繞彈簧的鋼絲長度。
彈簧的剛度:載荷增量與變形增量之比,即產生單位變形所需的載荷,稱為彈簧的剛度
彈簧的特性線:載荷與變形之間的關系曲線稱為彈簧的特性線。
壓縮量:彈簧工作時下壓的高度
彈簧設計
不同的彈簧有不同的設計方法,這里為主要介紹下圓柱壓縮彈簧設計方法。彈簧設計初要對產品的性能有一個預期的了解,提前預判應用哪些類型的彈簧,然后再向這種類型的彈簧去設計安裝參數和進行載荷計算。
1、彈簧選材
首先要明白彈簧的工作環境,根據實際工作的環境來選擇彈簧材料
材料 |
溫度范圍 |
性能 |
60Si2CrA |
-40~200 |
較高疲勞強度,彈性好,可制汽輪機汽封彈簧、調節彈簧等。 |
50CrVA |
-40~210 |
疲勞性能好,抗高溫,用于重要的螺旋彈簧,用于疲勞性能嚴格的彈簧如閥門彈簧等。 |
70 |
小于120 |
耐熱性不好,承受動載和疲勞載荷能力低,用于溫度不高的小型彈簧和不太重要的大彈簧。 |
總結:閥門油動機彈簧箱彈簧推薦使用材料:60Si2CrA-4、50CrVA-4
2、彈簧選型
不同形式的彈簧細微功能不同,根據彈簧特性先擇合適的形態
(1)圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧:特性線呈線性,剛度穩定,結構簡單,制造方便,應用較廣,在機械設備中多用作緩沖、減振以及儲能和控制運動。
(2)矩形截面圓柱螺旋壓縮彈簧:矩形與圓形截面材料的壓縮彈簧相比,在同樣的空間條件下用材多,故吸收的能量也大,適用于空間位置小或受沖擊載荷作用的場合。其特性線接近于直線,剛度更接過于常數。但矩形截面圓柱螺旋壓縮彈簧生產成本相對很高。
(3)組合彈簧的設計:當設計承受載荷較大,且安裝空間受限制的圓柱螺旋壓縮彈簧時,可采用組合彈簧。比普通彈簧輕,鋼絲直徑較小,制造方便。
3、彈簧計算
彈簧的設計有很多的工具或是軟件都可以實現常規的計算,如我司網站上也有在線的彈簧計算器。參照實例按步驟代入數據,系統會自動計算出結果。根據結果可反復代入數據進行優化設計,直到計算出最合適的參數。雖然計算工具有很多,但基礎的公式還是有必要知道的,壓縮彈簧的計算公式如下:
K=Gd4/8/n/D3
上面公式里每項代表的含義為:
G = 剪切彈性模量[MPa, psi](G值大小為:鋼絲8000,不銹鋼7200)
d = 線徑 [mm, in]
n = 有效圈數 [-]
D = 中心直徑 [mm, in]
k = 彈簧系數 [N/mm, lb/in]
這個公式是彈簧剛度的計算公式,剛度乘以工作行程(彈簧的壓縮高度)就等于這個彈簧的工作載荷。通過上式,我們可以得出,壓縮彈簧的參數必須由:材料、線徑、中心直徑、有效圈數、彈簧總長,工作高度,需求力度這些參數組成。如果對力度沒有特別要求的彈簧,可以不提供彈簧的工作高度和需求力度的參數 。
彈簧規格
壓縮彈簧規格型號標記格式如下:
名稱代號 型式代號 –線徑X彈簧中徑X彈簧高度-精度代號 旋向代號 標準代號 材料牌號-表面處理
式中線徑截面的尺寸參數如是正方形或是長方形時,d的表達式為 (長度X寬度)
圓柱螺旋壓縮彈簧的名稱代號為Y,彈簧在端圈形式上分為A型(兩端圈并緊磨平)和B型(兩端圈并緊鍛平)兩種。
圓柱螺旋壓縮彈簧標記示例:
YB型彈簧,線徑Φ30mm,彈簧中徑Φ150mm,自由高度300mm,制造精度為3級,材料為60Si2MnA,表面涂漆處理的彈簧(可以是左旋或右旋,要求旋向時,需注出LH或RH)。
標記為:YB 30×150×300 GB/T 2089-2003
YA型彈簧,線徑Φ1.2mm,彈簧中徑Φ8mm,自由高度40mm,制造精度為2級,材料為B級碳素彈簧鋼絲,表面鍍鋅處理的彈簧。
標記為:YA 1.2×8×40-2 GB/T 2089-2003 B級
壓縮彈簧畫法
現在畫圖的軟件非常多,如:UG、SW、PROE、CAD等。但無論怎么畫最終都需要在圖紙上體現出來,應此這里主要介紹彈簧在圖紙上的畫法

圓柱螺旋壓縮彈簧CAD的畫法

彈簧在裝配圖中的畫法,機件被彈簧遮擋的輪廓一般不畫,未被遮擋的部分畫到彈簧的外輪廓線處或彈簧中徑處。
彈簧用途
緩沖或減振,如破碎機的支撐彈簧、車輛的懸架彈簧和減震彈簧等;
機械的儲能,如鐘表、儀表和自動控制機構上的原動彈簧;
控制運動,如氣門、離合器、制動器、壓縮器和各種調節器上的彈簧;
測力裝置,如彈簧稱和動力計上的彈簧。
彈簧生產
壓縮彈簧生產廠家眾多,由于入門級別低廠家之間加工水平也參差不齊,采購彈簧時需根據需求選擇適當的彈簧加工廠家,例如,有力度要求的彈簧,生產廠家卻沒有相關的測試儀器,加工的彈簧品質就不好保證了。其次不同地區間由于每個地區的工業發展方向不同,各大地區間彈簧加工廠家生產的彈簧品類也會不同。如新疆、西藏、甘肅等地區的彈簧廠,它們主要加工重工業為主的彈簧,其設備也是加工大型彈簧為主的大型機器。如果用這種機器生產小型彈簧,那彈簧的價格也會高的離譜。同樣,東莞彈簧廠、深圳彈簧廠、江蘇彈簧廠則以中小型精密彈簧為主,如采購大型重工業用彈簧的話,這些地區的彈簧廠家也只有去別的同行廠家采購了。因此批發采購彈簧時如果選擇不當,雖然都是彈簧廠家直銷彈簧的價格也會上升很多。
彈簧標準- 標準(國家標準)
GB/T 1239.2-1989 冷卷圓柱螺旋壓縮彈簧 技術條件
GB/T 1239.3-1989 冷卷圓柱螺旋扭轉彈簧 技術條件
GB/T 1239.4-1989 熱卷圓柱螺旋彈簧 技術條件
GB/T 1239.6-1992 圓柱螺旋彈簧 設計計算
GB/T 1973.1-2005 小型圓柱螺旋彈簧 技術條件
GB/T 1973.2-2005 小型圓柱螺旋拉伸彈簧 尺寸及參數
GB/T 1973.3-2005 小型圓柱螺旋壓縮彈簧 尺寸及參數
GB/T 2087-2001 圓柱螺旋拉伸彈尺寸及參數(半圓鉤環型)
GB/T 2088-1997 圓柱螺旋拉伸彈(圓鉤環壓中心型)尺寸及參數
GB/T 2089-2009 圓柱螺旋壓縮彈簧(兩端并緊磨平或鍛平型)尺寸及參數
GB/T 4142-2001 圓柱螺旋拉伸彈尺寸及參數(圓鉤環型)
GB/T 2785-1988 內燃機氣門彈簧技術條件
GB/T 2940-2005 柴油機用噴油泵、調速器、噴油器彈簧技術條件
GB/T 4036-1983 手表發條
GB/T 4037-1983 手表游絲
GB/T 1972-2005 碟形彈簧
GB/T 10867-1989 彈簧減振器
GB/T 13828-1992 多股圓柱螺旋彈簧
GB/T 9296-1988 地彈簧
GB/T 1805-2001 彈簧術語
GB/T 1358-1993 圓柱螺旋彈簧尺寸系列
JB/T 6655-1993 耐高溫彈簧技術條件
JB/T 10416-2004 汽車懸架用螺旋彈簧 技術條件
JB/T 10417-2004 摩托車減震彈簧 技術條件
JB/T 10418-2004 氣彈簧設計計算
JB/T 6653-1993 扁鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧
JB/T 6654-1993 平面渦卷彈簧 技術條件
JB/T 7366-1994 平面渦卷彈簧設計計算
JB/T 8584-1997 橡膠—金屬螺旋復合彈簧
JB/T 9129-2000 60Si2Mn鋼螺旋彈簧 金相檢驗
JB/T 9127-2000 圓柱螺旋彈簧噴丸 技術規范
JB/T 3338.1-1993 液壓件圓柱螺旋壓縮彈簧 技術條件
JB/T 3338.2-1993 液壓件圓柱螺旋壓縮彈簧 設計計算
JB/T 8046.1-1996 壓縮氣彈簧
JB/T 8046.2-1996 可鎖定氣彈簧
JB/T 7367.1-2000 圓柱螺旋壓縮彈簧超聲波探傷方法
JB/T 7757.1-1995 機械密封用圓柱螺旋彈簧
JB/T 7283-1994 農業機械鋼板彈簧技術條件
JB/T 50022-1994 農業機械鋼板彈簧產品質量分等
JB/T 3383-1983 汽車鋼板彈簧臺架試驗方法
JB/T 3782-1984 汽車鋼板彈簧金相檢驗標準
JB/T 539-1984 汽車鋼板彈簧銷和吊耳技術條件
ZB T 06001-1988 汽車鋼板彈簧噴丸處理規范
QCn29035-1991 汽車鋼板彈簧技術條件
QC/T 29103-1992 汽車鋼板彈簧質量分等規定
JB/T 53394-2000 碟形彈簧 產品質量分等
JB/T 3396-2000 液壓件圓柱螺旋壓縮彈簧 產品質量分等