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拉簧的拉力計(jì)算公式|拉伸彈簧的拉力怎么計(jì)算?
在拉簧設(shè)計(jì)過程中,我們常常需要了解到彈簧的拉力情況。
知道了彈簧的線徑、外徑、簧身長(zhǎng)度、圈數(shù)、拉鉤長(zhǎng)度等參數(shù)后,因?yàn)闆]有做出樣品而不清楚彈簧的具體彈力情況,從彈簧的原始自由長(zhǎng)度拉伸到工作指定的位置,對(duì)應(yīng)的拉力需要多少?常常沒有什么概念。
而這時(shí)我們需要彈簧的計(jì)算公式,去計(jì)算出彈簧對(duì)應(yīng)的力值。
可對(duì)于一個(gè)不太了解彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算公式的人員,想去輕松得知某一款彈簧對(duì)應(yīng)的彈性系數(shù)、拉力情況等,這可不是太簡(jiǎn)單的事情。
旭佳創(chuàng)彈簧為廣大有需要的人群制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的拉簧計(jì)算軟件,只要輸入拉伸彈簧的基本參數(shù),便可計(jì)算出來拉簧的相應(yīng)數(shù)值。
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密圈螺旋拉伸彈簧在冷卷時(shí)形成的內(nèi)力,其值為彈簧開始產(chǎn)生拉伸變形時(shí)所需要加的作用力,為拉伸彈簧的初拉力。初拉力與材料的種類、性能、直徑和彈簧的旋繞比、耳環(huán)的型式、長(zhǎng)短以及彈簧的加工方法都有直接的關(guān)系,用冷拔成形并經(jīng)過強(qiáng)化處理的鋼絲且經(jīng)冷卷成形后的拉伸密圈彈簧,都有一定的初拉力。不銹彈簧鋼絲與碳素彈簧鋼絲制成的彈簧比較,初拉力要小12%左右,彈簧消應(yīng)力回火處理的溫度越高,初拉力越;制成彈簧需要經(jīng)熱處理淬火的拉伸彈簧就投有初拉力.
螺旋的線圈做成的圓柱形彈簧,工作線圈之間為恒定間隙,可以吸收外部軸向力。線徑約為16mm的彈簧線圈為冷成型。熱成型彈簧一定是用于線徑大于10mm的高負(fù)載產(chǎn)品上。拉伸彈簧通常為圓線或圓棒做成。方形線圈很少用。
考慮到固定掛鉤形狀和設(shè)計(jì)對(duì)彈簧工作壽命減少和無法做到完美的噴丸效果。不推薦使用拉伸彈簧于疲勞負(fù)載彈簧上。如果必須使用拉伸彈簧于疲勞負(fù)載,建議避免使用固定掛鉤而選擇其他的彈簧固定方式。
彈簧設(shè)計(jì)
拉伸彈簧用于兩種基本設(shè)計(jì):
-
預(yù)壓彈簧
冷成型拉伸彈簧適合預(yù)應(yīng)力加工,因此工作線圈封閉。預(yù)壓彈簧可以增加彈簧的負(fù)載容量。對(duì)于指定長(zhǎng)度彈簧變形,必須使用無預(yù)壓的更高負(fù)載。預(yù)壓產(chǎn)生于彈簧線圈的卷繞過程中。尺寸大小依據(jù)使用的材料,彈簧指數(shù)和卷繞方式。 -
無內(nèi)部預(yù)壓彈簧
由于技術(shù)原因如果沒有必要,可以使用松的線圈彈簧,沒有預(yù)壓 ,工作線圈之間有間隙。自由狀態(tài)下的線圈間距通常為 0.2*D < p < 0.4*D。
彈簧計(jì)算基本關(guān)系式

含義:
c = 彈簧指數(shù)(c=D/d; c=D/b) [-]
b = 線寬[mm, in]
d = 線徑[mm, in]
D = 彈簧中心直徑[mm, in]
F = 彈簧負(fù)載[N, lb]
F0 =內(nèi)應(yīng)力[N, lb]
G = 剪切彈性模量[MPa, psi]
h = 線高[mm, in]
k = 彈簧系數(shù)[N/mm, lb/in]
Ks = 曲線糾正因數(shù)[-]
L0 = 彈簧自由長(zhǎng)度[mm, in]
LH = 彈簧掛鉤高度[mm, in]
LK =有效截面長(zhǎng)度[mm, in]
n = 工作線圈數(shù)[-]
p = 線圈間距[mm, in]
s = 彈簧變形量[mm, in]
Ψ= 形狀系數(shù) [-] (e.g. DIN 2090)
t = 彈簧材料拉伸應(yīng)力 [MPa, psi]
t0 = 內(nèi)應(yīng)力 [MPa, psi]
曲線修正因數(shù)
線圈彎曲導(dǎo)致額外的彎曲應(yīng)力。因此計(jì)算使用修正系數(shù)來修正拉伸。圓線圈彈簧,修正系數(shù)通過所給彈簧卷繞比率來定義,比率通過幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 。計(jì)算使用下面的關(guān)系式:
ks=1+0.5/c
方形截面線圈彈簧,修正系數(shù)由來自適當(dāng)?shù)牧芯圖中所給彈簧指數(shù)和b/h比率來定,計(jì)算中的修正系數(shù)已經(jīng)包含于形狀系數(shù)Ψ
彈簧內(nèi)應(yīng)力
內(nèi)應(yīng)力出現(xiàn)在彈簧線圈的卷繞過程中,它的數(shù)量依據(jù)彈簧的材料,彈簧指數(shù)以及卷繞方式。通常數(shù)值在一下范圍內(nèi)
τ0=(0.4/0.8).Rm/C
技術(shù)上較高的數(shù)值很難獲得,較低的數(shù)值很難被準(zhǔn)確的測(cè)量。為了定義拉絲機(jī)床加工彈簧內(nèi)應(yīng)力,DIN 2089標(biāo)準(zhǔn)定義以下公式:
τ0≈(0.135-0.00625.C).Rm
內(nèi)拉伸應(yīng)力計(jì)算公式:
F0=π.τ0.d3/8.ks.D
推薦彈簧尺寸
| 彈簧指數(shù) c | 4 - 16 |
| 外徑 De | max. 350 mm |
| 工作線圈數(shù) n | min. 3 |
| 比率 b/h | 1:5 - 5:1 |
| 自由長(zhǎng)度 L0 | max. 1500 mm |
| 長(zhǎng)細(xì)比 L0/D | 1 - 15 |
| 間距 p | (0.2 - 0.4) D - 無預(yù)壓彈簧 |
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