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    彈簧基礎中的彈簧的作用、分類、材料干貨知識

    閱讀量:300   發布時間:2019-12-24 09:39:13   作者:彈簧連接器廠家

    彈簧是機械和電子行業中廣泛使用的一種彈性元件,彈簧在受載時能產生較大的彈性變形,并把機械功或動能轉化為變形能,而在卸載后彈簧的變形消失并回復到原狀,同時將變形能轉化為機械功或動能。彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度,剛度越大,則彈簧越硬。


    一、彈簧的作用

    緩沖和減振。如汽車、火車車箱下的減振彈簧,各種緩沖器的緩沖彈簧等;

    控制機構的運動。如內燃機中的閥門彈簧,離合器中的控制彈簧等;

    儲存及輸出能量。如鐘表彈簧、槍閂彈簧等;

    測量力的大小。如彈簧秤,測力器中的彈簧等;


    二、彈簧的分類

    按受力性質彈簧分為:拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧。


    拉伸彈簧(簡稱拉簧)是承受軸向拉力的螺旋彈簧,拉伸彈簧一般都用圓截面材料制造。在不承受負荷時,拉伸彈簧的圈與圈之間一般都是并緊的沒有間隙。


    壓縮彈簧(簡稱壓簧)是承受向壓力的螺旋彈簧,它所用的材料截面多為圓形,也 有用矩形和多股鋼縈卷制的,彈簧一般為等節距的,壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙,當受到外載荷時彈簧收縮變形,儲存形變能。


    壓縮彈簧(簡稱壓簧)是承受向壓力的螺旋彈簧,它所用的材料截面多為圓形,也 有用矩形和多股鋼縈卷制的,彈簧一般為等節距的,壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙,當受到外載荷時彈簧收縮變形,儲存形變能。


    還有兩種不常見的空氣彈簧和碳納米管彈簧;


    空氣彈簧是在柔性密閉容器中加入壓力空氣,利用空氣的可壓縮性實現彈性作用的一種非金屬彈簧,用在車輛的懸架裝置中可以大大改善車輛的平順性,從而大大提高了車輛運行的舒適性,所以空氣彈簧在汽車、鐵路機車上得到了廣泛的應用。


    碳納米管彈簧:需要先制出碳納米管薄膜,再利用紡絲技術將碳納米管薄膜紡成碳納米管彈簧。直徑可以達上百微米,而長度可以達幾厘米,有望應用于可伸縮導體、柔性電極、微型應變傳感器、超級電容器、集成電路、太陽能電池、場發射源、能量耗散纖維等領域,還有望應用于醫療器械,比如拉力傳感繃帶等。



    三、彈簧的材料和許用應力


    彈簧在工作中常受交變和沖擊載荷,又要求有較大的變形,所以彈簧材料應具有高的抗拉強度、彈性極限和疲勞強度。在工藝上要有一定的淬透性、不易脫碳,表面質量好。



    四、彈簧的制造


    螺旋彈簧的制造工藝過程包括:卷制、掛鉤的制作或端面圈的精加工、熱處理和工藝性能試驗。


    大量生產時,是在自動卷簧機上卷制;單件及小批生產時,則在普通車床或手工制作。 彈簧絲直徑小于或等于8mm時,常用冷卷法,卷前要熱處理,卷后要低溫回火。直徑大于8mm時,采用熱卷(熱卷溫度800℃~1000℃)法,熱卷后經淬火和中溫回火處理,彈簧成形后要進行表面質量檢驗,表面應光潔、無傷痕、無脫碳等缺陷;受變載荷的彈簧,還須經噴丸等表面處理,以提高彈簧疲勞壽命。



    五、彈簧的端部結構


    壓縮彈簧除參加變形的有效圈數n外,為了使壓縮彈簧工作時受力均勻,保證彈簧中心線垂直于端面,彈簧兩端各有3/4~7/4圈并緊起支承作用,工作時不參與變形,故稱為死圈或支承圈。



    拉伸彈簧端部有掛鉤,以便安裝和加載。常用的端部結構有四種型式;半圓鉤環、圓鉤環制造方便,應用廣泛,但因掛鉤過渡處產生很大彎曲應力,故只宜用于彈簧絲直徑d≤10mm的彈簧??烧{式和可轉式掛鉤受力情況較好,且可轉向任何位置以便于安裝。


    六、彈簧的應力計算


    壓縮彈簧的受力分析


    圖(a)為圓柱形螺旋壓縮彈簧,承受軸向工作載荷 F 由截面法分析,得知彈簧絲截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2,扭矩引起的剪應力為:


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