彈簧的選型和計算是一個涉及多個因素的過程,這些因素包括彈簧的剛度、維度、應(yīng)力和壽命等。首先,彈簧的剛度是彈簧在受力時抵抗變形的能力,其計算需要考慮彈簧的材質(zhì)、幾何形狀和纏繞方式等因素。其次,彈簧的維度計算涉及到彈簧的公差、線徑、螺旋線圈數(shù)、彈簧長度和彈簧直徑等參數(shù),這些參數(shù)的選擇需要根據(jù)工作條件和受力情況進(jìn)行合理的匹配。此外,彈簧在承受應(yīng)力時需要考慮應(yīng)力和壽命計算,確保彈簧在工作過程中安全可靠,并且能夠預(yù)測其使用壽命。在選型過程中,需要根據(jù)工作條件計算出所需的彈簧參數(shù),如彈簧剛度系數(shù)和自由長度,并根據(jù)選型公式選擇合適的彈簧材料、線徑、圈數(shù)等參數(shù)。最后,正確的彈簧安裝方式和使用環(huán)境也是保證彈簧正常工作的關(guān)鍵因素,需要注意避免彈簧在工作中受到不良影響。
一、壓力彈簧
壓力彈簧的設(shè)計數(shù)據(jù),除彈簧尺寸外,更需要計算出最大負(fù)荷及變位尺寸的負(fù)荷;彈簧常數(shù):以k表示,當(dāng)彈簧被壓縮時,每增加1mm距離的負(fù)荷(kgf/mm);彈簧常數(shù)公式(單位:kgf/mm):
K=(G×d4)/(8×Dm3×Nc)
G=線材的鋼性模數(shù):琴鋼絲G=8000 ;不銹鋼絲G=7300;磷青銅線G=4500 ;黃銅線G=3500
d=線徑
Do=OD=外徑
Di=ID=內(nèi)徑
Dm=MD=中徑=Do-d
N=總?cè)?shù)
Nc=有效圈數(shù)=N-2
彈簧常數(shù)計算范例:線徑=2.0mm , 外徑=22mm , 總?cè)?shù)=5.5圈 ,鋼絲材質(zhì)=琴鋼絲
K=(G×d4)/(8×Dm3×Nc)=(8000×24)/(8×203×3.5)=0.571kgf/mm
二、拉力彈簧
拉力彈簧的 k值與壓力彈簧的計算公式相同。拉力彈簧的初張力:初張力等于適足拉開互相緊貼的彈簧并圈所需的力,初張力在彈簧卷制成形后發(fā)生。拉力彈簧在制作時,因鋼絲材質(zhì)、線徑、彈簧指數(shù)、靜電、潤滑油脂、熱處理、電鍍等不同,使得每個拉力彈簧初始拉力產(chǎn)生不平均的現(xiàn)象。所以安裝各規(guī)格的拉力彈簧時,應(yīng)預(yù)拉至各并圈之間稍為分開一些間距所需的力稱為初張力。初張力=P-(k×F1)=最大負(fù)荷-(彈簧常數(shù)×拉伸長度)
三、扭力彈簧
彈簧常數(shù):以 k 表示,當(dāng)彈簧被扭轉(zhuǎn)時,每增加1°扭轉(zhuǎn)角的負(fù)荷(kgf/mm).彈簧常數(shù)公式(單位:kgf/mm): K=(E×d4)/(1167×Dm×p×N×R)
E=線材之鋼性模數(shù):琴鋼絲E=21000 ,不銹鋼絲E=19400 ,磷青銅線E=11200,黃銅線E=11200
d=線徑
Do=OD=外徑
Di=ID=內(nèi)徑
Dm=MD=中徑=Do-d
N=總?cè)?shù)
R=負(fù)荷作用的力臂
p=3.1416