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楼主: fengtao666
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以前选的弹簧被压断了,弹簧计算求助

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11#
发表于 2013-12-3 15:49:44 | 只看该作者
本帖最后由 mfka 于 2013-12-3 17:05 编辑

其它一些尺寸没给出,这个冲击力就不好确定。按最坏情况是从孔流出的水是恒流量恒压力,计算最大冲击力(实际上这个冲击在弹簧下降过程中多多少少是变化的)。

点评

只能先按恒压力大概估算一下了,工况比较复杂,以我的水平确实还掌控不了。一边用着一边改吧。 发表于 2013-12-4 08:42
12#
发表于 2013-12-3 15:57:02 | 只看该作者
本帖最后由 成形极限 于 2013-12-3 16:07 编辑

简单一点,如果流量大概35升/秒,按照内径60计算,0.16秒就充满了2米高的内腔,即弹簧接触到了底部。而2米高自由落体的时间为0.638秒,因此水泵会驱动仪器加速下行。假设下行过程中水压不变,则7兆帕作用在直径60的面积上力近似为19790N,加上重力8000N,计算2m行程获得的能量,按这个选弹簧,要满足能量吸收条件。查了手册,最小套筒直径59mm,只能用中径45mm,钢丝直径10mm的弹簧,但是其极限载荷仅为4262N,单圈极限变形量为3.934mm,单圈刚度1084N/mm,因此由于直径受限制,现有条件无合适的圆钢丝弹簧能够胜任。
建议采用聚氨酯橡胶来作为缓冲。

点评

温度太高是不能用。用金属橡胶或硅油缓冲吧,这个要专门设计计算了 发表于 2013-12-6 10:40
环境温度130度左右,聚氨酯怕是性能受影响 发表于 2013-12-5 14:00
觉得大侠说得不错。如果单层弹簧吸能力不够,不妨用双层组合弹簧试一试。 发表于 2013-12-3 20:43

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13#
发表于 2013-12-3 15:59:49 | 只看该作者
我觉得最关键的是你的仪器能承受的加速度有多大,从这个角度选择合适的缓冲方式即可。
使用弹性元件吸能,还必须有阻尼元件,否则会有反跳问题
14#
发表于 2013-12-3 16:15:02 | 只看该作者
2266998 发表于 2013-12-3 15:15
看了你留言,你应该这么考虑这个问题,

1,假如压力是一个恒定压力,吊挂螺栓断裂以后,会有一个加速过程 ...

大侠,我最近也有地方要选弹簧。那如果我选外径标准矩形弹簧,选外径和管壁一样的弹簧5、6条的情况是不是就可以避免了?太重载的弹簧也没用过,心里没底啊。
15#
发表于 2013-12-3 16:18:43 | 只看该作者
成形极限 发表于 2013-12-3 15:59
我觉得最关键的是你的仪器能承受的加速度有多大,从这个角度选择合适的缓冲方式即可。
使用弹性元件吸能, ...

一般的聚氨酯能吸收那么大的能量吗……

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在封闭的体积空间内,聚氨酯橡胶的抗压能力极大。但是如何设计合理的形状使其弹力达到理想的曲线(不一定是线性),则是非常关键的。 发表于 2013-12-3 21:44
16#
发表于 2013-12-3 16:47:23 | 只看该作者
本帖最后由 茉莉素馨 于 2013-12-3 16:48 编辑
茉莉素馨 发表于 2013-12-3 13:44
式子里面的Q为泵的功率,v为仪器下降的速度,m为仪器的质量,
a为仪器下降的加速度,G为仪器的重力,k ...


还是自己解一下吧,这个里面把第一项Q/v 换成F,就是仪器顶部受到的压力,即F=P*S。
假设这个压力是恒定的,不考虑上面水的机械能。那个微分方程最后出来是:

手工解的,不知道对不对。
用adams算了一下,底下是位移,速度,加速度随时间的变化,简单参考一下吧。
取的弹簧的刚度系数是2e5N/m。


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17#
发表于 2013-12-3 21:54:43 | 只看该作者
1、仪器下降到下止位,弹簧被全部压缩时,计算弹簧内部的应变能,是否大于仪器的重力势能+恒水压作功;
2、仪器在下止位时,计算弹簧的最大出力,是否大于仪器的自重+水压面力。

简略计算过,橡胶弹簧不堪一击,金属螺旋弹簧的应变能,跟仪器的总能量也不是一个数量级。当然,前提是恒水压作功。

到这里,就需要弄清楚楼主设计这个结构的目地是什么了。

点评

一码事。kL刚好等于载荷。 发表于 2013-12-5 15:10
弹簧的应变能好像是 0.5*k*L^2,前辈,不知道记错没有~ k是刚度系数,L是伸长量 发表于 2013-12-5 14:38
这个需要查书。如果弹簧在极限载荷内是线性的,那么用载荷*变形量/2,就是应变能。 发表于 2013-12-5 14:10
逍遥,你好,设计手册上只有弹簧的极限载荷,不知道螺旋弹簧的应变能从哪儿查出的呢,还是说选定个弹簧在根据刚度,长度计算的呢? 发表于 2013-12-5 13:56
大侠分析的很全面,我这个仪器是既有弹簧,也有橡胶棒,还搞了阻尼孔,但是上面的冲击力太大,设计空间又很有限,确实跟仪器的总能量不是一个数量级。目前看来只能在阻尼腔里再加一个弹簧,另外把原有弹簧再加粗。 发表于 2013-12-4 08:36

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18#
发表于 2013-12-4 17:02:04 | 只看该作者
楼主也是做石油机械的呀?在哪里

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北京 发表于 2013-12-5 13:53
19#
发表于 2013-12-5 13:50:23 | 只看该作者
这个需要的缓冲能量太大,能否考虑在井底先放一定深度的水,使用液体缓冲呢?

点评

螺钉断裂之前,仪器底端距离井底也就两米的距离了,放水意义好像不太大啊 发表于 2013-12-5 13:52
20#
发表于 2013-12-5 19:56:04 | 只看该作者
打死你 发表于 2013-12-3 11:04
我看图不认真,理会错大侠的意思了,对液压了解不是很多,当螺钉断裂后,压力肯定会变小,具体怎么变化,和 ...

一起下降过程中水压变化吗,仪器和井壁之间有没有摩擦,要算加速度还有到达井底的冲量,还有你选的弹簧的最大伸缩量
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