弹簧设计介绍
全面了解波形弹簧的设计、性能特性以及负荷和变形、工作应力、疲劳寿命和弹簧刚度等工程注意事项。本入门资源为评估波形弹簧解决方案奠定基础,并提供基于具体工程要求的更深入设计方法、计算和应用指南的链接。
标准弹簧与定制弹簧解决方案
无论您的应用需要标准组件还是定制工程解决方案,Smalley 都能为您提供帮助。我们的工程师可以帮助您从 4000 多种碳钢和不锈钢制造的标准产品中进行选择。针对独特需求,Smalley 的 边缘卷绕制造工艺可提供 最大的灵活性和品质。无论您的设计需要一个弹簧还是一百万个弹簧,在满足您的特殊弹簧需求时,都可以考虑 Smalley。
确定弹簧需求
尽管波形弹簧的应用极其广泛,但确定弹簧需求有一套基本规则。工作腔、弹簧尺寸和材料等属性都是定义弹簧需求的相关参数。这些需求用于选择现货/标准弹簧,或设计特殊弹簧以满足规格要求。
波形弹簧设计注意事项
工作腔通常由弹簧在其中运行的孔和/或弹簧与之保持间隙的轴组成。弹簧通过在孔中或轴上进行导向来保持定位。负荷表面之间的距离定义了弹簧的轴向工作腔或工作高度。
材料截面在波形弹簧设计中发挥着重要作用。Smalley 标准产品的制造采用经济型材料,例如碳钢。此外,许多其他材料横截面也常用于特殊弹簧的设计制造。Smalley 工程师可协助选择经济高效的合金和横截面。
对于搭口型波形弹簧和多层 Spirawave,径向壁必须具有足够的宽度,以防止邻层之间发生错位。对于径向壁较窄的弹簧,如果弹簧未受到容纳或紧密导向,在搬运或运行过程中可能会发生径向错位。
解决这一问题的方法包括确定弹簧尺寸,使其在内径和/或外径上紧密导向,或者将弹簧设计为单层缺口型。
对于在轴上导向的弹簧,可以对内径设置公差,以确保与轴之间保持最小间隙。由于波形弹簧在压缩过程中会发生膨胀,因此通常不需要担心与轴发生干涉。
对于在孔中导向的弹簧,弹簧规格中应包括孔径和轴径。然后,在制造时确定实际弹簧直径,以实现最佳贴合度,并防止因膨胀而发生卡滞。
对于缺口型和搭口型弹簧,可以指定外径,因为无需担心卡滞。可以对外径设置公差,以便在孔中提供最小间隙,或在孔中提供贴合力,如同 Smalley 轴承预负荷弹簧一样。
负荷要求由弹簧安装在其工作高度时必须产生的轴向力确定。某些应用需要多个工作高度,在这种情况下,2 个或更多工作高度下的负荷至关重要,必须在设计中予以考虑。通常,最小和/或最大负荷即可满足要求,尤其是在应用中存在固有公差累积的情况下。
在弹簧应用中,必须考虑高温、动态负荷(疲劳)、腐蚀性介质或其他异常工作条件。针对各种环境条件的解决方案通常需要选择最佳原材料和工作应力。