关于圆柱螺旋压缩弹簧的问题

装装 · 发表于 2012-11-26 10:34:32

以前做过几次小的压缩弹簧缸，虽然行程能够达到要求，但弹回时的距离总是小于工作时的压缩量，猜下来之后发现弹簧的自由高度比没有使用前变小了。是弹簧的材料没有达到要求？还是自身设计的有问题？希望专家们给帮忙指点一下。

619341834 · 发表于 2012-11-26 13:07:17

很明显，你把工件的负载，摩擦等等因素忽略了。这类问题不影响设计，只要在自由高度内，都是可以的。

周benbendage · 发表于 2012-11-26 13:16:29

不排除材料问题的影响，但我个人感觉还是有设计缺陷在里面。

液压缸的回位弹簧设计时要是留点冗余可能会很方便的解决你的问题，即装配时就不要使用自由高度，而是让弹簧有适量预紧就可以了。

装装 · 发表于 2012-11-26 16:46:07

周benbendage 发表于 2012-11-26 13:16
+ m- l* r- v4 |不排除材料问题的影响，但我个人感觉还是有设计缺陷在里面。
5 n. e T' q( L( K0 @7 Z/ G
' E$ V, Y% y! ~& c) D. i液压缸的回位弹簧设计时要是留点冗余可能会 ...

我也是设计了预压紧量了，预压力取的1MPa.

害怕伏枥 · 发表于 2012-11-27 06:37:43

本帖最后由害怕伏枥于 2012-11-27 08:37 编辑

楼主的问题是因为弹簧负荷太大，变形量超过极限值。另外，弹簧的热处理不好，弹簧钢丝性能没有达到设计值。
楼主的图纸，弹簧有如下数据：
钢丝直径6
弹簧中径40
工作圈数12.5
总圈数14.5
节距12.5
计算可得弹簧自由高度为12.5*12.5+6*1.5=165.25
图纸没有注明材质，按通用弹簧钢丝的许用切应力412MPa和安全系数1.67计算，有：
最大工作负荷713N
极限工作负荷1191N
以弹性剪切模量78.5GPa计算，有：
最大许可变形量44.9毫米
极限许可变形量74.9毫米

这里，请注意最大变形和极限变形的区别。这两个数值相差1.67倍，这1.67，正是前面所取的安全系数。如果在最大许可变形量内，弹簧工作是正常的，超过，则有很多不确定因素，弹簧工作有可能不正常。超过极限变形量，弹簧一定不能使用。

但是看楼主的图纸，其起始的变形量为165.25-148=17.25
而最大变形量，由于压力油计入油缸后，其压力远大于弹簧弹力，所以有可能将弹簧压并，按6*(12.5+1.5)=6*14=84，则为165.25-84=81.25，远超过计算所得最大许可变形量，也有可能超过极限变形量，那就不可避免要出现楼主所说的情况。

解决的方法，可以增加弹簧圈数以增加弹簧压并高度，从而减小弹簧的工作行程；或缩小钢丝间距以减少弹簧的预压量。总之，尽量让弹簧工作时的压缩变形量离开极限许可变形量远一点。

夜带刀 · 发表于 2012-11-27 08:31:17

木看懂哇。。。

装装 · 发表于 2012-11-27 10:25:01

害怕伏枥发表于 2012-11-27 06:37
3 m- P' f: l. v' U8 _# n楼主的问题是因为弹簧负荷太大，变形量超过极限值。另外，弹簧的热处理不好，弹簧钢丝性能没有达到设计值。 ...

咱平时这种弹簧一般用什么材料的啊？是哪种材料的哪一类呢？您这里是取的哪种材料的切应力？？我没找到你说的这个412MPa和那个系数1.67。请指点

装装 · 发表于 2012-11-27 11:39:21

装装发表于 2012-11-27 10:25
, [5 r- o! e2 E! A' p$ T+ s咱平时这种弹簧一般用什么材料的啊？是哪种材料的哪一类呢？您这里是取的哪种材料的切应力？？我没找到你 ...

奥。我看的是机械工业出版社2005，第二卷。呵呵。

害怕伏枥 · 发表于 2012-11-27 12:02:25

贴出一个用excel 做的简单“压缩弹簧计算”供参考。
表中只要输入弹簧钢丝直径、弹簧中径、圈数和弹簧自由高度，就可以得到其余参数。

supperslz · 发表于 2012-11-27 13:18:21

弹簧刚度值不够

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