考慮到固定挂鈎形狀和設計對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載彈簧上。如果必須使用拉伸彈簧于疲勞負載,建議避免使用固定挂鈎而選擇其他的彈簧固定方式。
拉伸彈簧用于兩種基本設計:
【含義】
c = 彈簧指数(c=D/d; c=D/b) [-]
b = 线宽[单位:mm, in]
d = 线径[单位:mm, in]
D = 彈簧中心直径[单位:mm, in]
F = 彈簧负载[单位:N, lb]
F0 =内应力[单位:N, lb]
G = 剪切弹性模量[单位:MPa, psi]
h = 线高[单位:mm, in]
k = 彈簧系数[单位:N/mm, lb/in]
Ks = 曲线纠正因数[-]
L0 = 彈簧自由长度[单位:mm, in]
LH = 彈簧挂鈎高度[单位:mm, in]
LK =有效截面长度[单位:mm, in]
n = 工作线圈数[-]
p = 线圈间距[单位:mm, in]
s = 彈簧变形量[单位:mm, in]
Ψ= 形状系数 [-] (e.g. DIN 2090)
t = 彈簧材料拉伸应力 [单位:MPa, psi]
t0 = 内应力 [单位:MPa, psi]
曲線修正因數
线圈弯曲导致额外的弯曲应力。因此计算使用修正系数来修正拉伸。圆线圈彈簧,修正系数通过所给彈簧卷绕比率来定义,比率通过几个经验公式计算 。计算使用下面的关系式:
ks=1+0.5/c
方形截面線圈彈簧,修正系數由來自適當的列線圖中所給彈簧指數和b/h比率來定,計算中的修正系數已經包含于形狀系數Ψ
彈簧內應力
内应力出现在彈簧线圈的卷绕过程中,它的数量依据彈簧的材料,彈簧指数以及卷绕方式。通常数值在一下范围内:
τ0=(0.4/0.8).Rm/C
技术上较高的数值很难获得,较低的数值很难被准确的测量。为了定义拉丝机床加工彈簧內應力,DIN 2089标准定义以下公式:
τ0≈(0.135-0.00625.C).Rm
內拉伸應力計算公式:
F0=π.τ0.d3/8.ks.D
彈簧指數 c | 4 - 16 |
外徑 De | max. 350 mm |
工作線圈數 n | min. 3 |
比率 b/h | 1:5 - 5:1 |
自由長度 L0 | max. 1500 mm |
長細比 L0/D | 1 - 15 |
間距 p | (0.2 - 0.4) D - 无预压彈簧 |
拉伸彈簧用于許多不同設計。最常用的收尾設計可以在下圖中找到。彈簧的收尾設計依據彈簧的固定方式,尺寸以及負載總量。
A =半圈
B = 整圈
C = 侧面整圈
D =双扭曲整圈
E = 侧面双扭曲整圈
F = 内部整圈
G =. 提高的挂勾
H = 侧面提高的挂勾
L = 锥形旋转小圈收尾
I = 小圈
J = 侧面小圈
K = 倾斜的整圈
M = 锥形旋转螺栓收尾
N = 螺丝状收尾
O = 螺丝状束缚收尾
拉伸彈簧通常使用几种不同高度和特性的挂钩来固定(A..J)。从技术角度讲,固定挂钩是最好的解决方案,但是,这也带来彈簧负载的一些确定问题。彈簧负载带给挂钩集中的负载应力,该负载应力可能明显地高于彈簧线圈所计算的应力。针对在挂钩中产生的弯曲应力,小圈(类别 I, J)或双圈(类别 D, E)是最佳方案。针对由线变成线圈所产生的集中的扭转应力,侧边整圈(类别 C,E,I)是最佳方案。对于挂钩的独立設計,以下挂鈎高度值指定如下:
設計 | A | B, C | D, E | F | G, H | I, J | K |
挂鈎高度 | {0.55..0.8} Di | {0.8..1.1} Di | ~ Di | {1.05..1.2} Di | > 1.2 Di | < 0.6 Di | {0.35..0.9} Di |
热成型彈簧,方形线圈彈簧以及循环负载彈簧通常无彈簧卡钩使用(M..O. design)。无固定挂钩彈簧使用边缘线圈固定,彈簧功能变形中线圈间距不会变化。