1、中华人民共和国机辅行业标准液压件圆柱螺旋压缩弹簧设计计算1 主题内容与适用范围JB/T 3338 2 93 代替J!l333冉83 丰:何;mztkli立了液压件用阅截面团中i螺旋压缩弹簧(简称液压牛弹簧)的设计川弹。本标准适用于材料在径不大于10mm、旋绕比一份量不小.、有效用数般不小r2阔的等节距液H、何弹簧的设计it3.2 引用标准(;B 2271 GB 3123 阀门川油部火同火锚饥含金弹簧钢丝吾t青铜线GB 4:lS7 ( ; 1斗13)吕GB 4361 (;n S218 GB 5219 碳素弹苦苦钢丝号:钢丝油浮火回火佳锚合金弹簧钢丝砖锚弹簧钢丝铭钢弹簧钢丝JB!丁3338.1液压
2、件圆柱螺旋压缩弹簧技术条件YH(T lJ 弹簧用小锈钢丝3 弹簧的参数、代号及单位弹霞的参数、代号反单位见JB/T3338.1表L表l材料名称m_，类别切变模量UN/mm 碳素弹簧钢丝B!级会址B I仁级(G 435 7) 78100 琴钢丝Gl 组组G2 (_;n 4358) F组阀门月1袖悴此时大锵饥含金弹簧钢丝(;B 227 1) 锚惋弹簧钢丝(GB 5219) 78 -t oo 硅钮弹簧钢丝(;g 521 l) 油11:-)(1*-砖链含金弹簧钢业(_;H .13 6 ) 中华人民共和国机械工业部1993-05-07批准的9i午用句j应力rr: N/mm2 推荐使用场合H才类弹簧选用C
3、级、D皱62组;、内弹簧选m( !庄、口|按图1选取械、G1织7,10 均有特殊要求时斗选用一M一L材一料标准z10556tl 199401-01实施JB/T 3338.2-93 续表1材料名称组、类别切变模最Gi午用坦J应力，.1推荐使用场合N/mm2 N/mm2 弹簧用不锈钢丝见材料标准当需要耐腐蚀或在高、低植条件71540 F工作时选用YRCTJll LrJ=口.45冉硅青铜线见材料标准当需要有较高的耐腐蚀或在防40180 T=046b 磁条件FT:作时选用(GB 3123) 注3b取F限值。4 液压件弹簧的典型工况液压牛弹簧的典型_况见JB/T3338. J表2。表2j字号参数名称代号
4、单位i十算公式备注l 曲度至数K K= 4C卢1十0.6154C -4 C 2 弹簧巾径) mm 口Cd3 弹簧夕才1径I mm D哼oDd 4 弹簧内径1 mm 口=D-d . t阁数圈n =71十几此处饥经圃整。建议尾数取O.25 . 5 0.5.0.75圈或整阁6 弹簧刚度p N/Olm F Gd 8C豆与设计要求有些变化7 压井负荷1 N rrd Pb=EFrb 理论值8 压并变形量F. mm F= P, !P 9 压井高度H , mm lh= (nl O. 5)d 10 自由高度Ho mm Ho=Hb+Fb 应作适当圆罄。P.会变化1I 节距f mm tEEE+d n 12 工作高度
5、H nmH1(HI.5，P2)=H口P1 (P.S、P2) 已知P时的HP 13 工作负荷P N Pj (Pl.5、P，JHHl(Hl巳.H，lJP已知H时的P14 压并切应力 N/mm2 hz;tztHe-HJ 甲类弹簧8C r=d2PZ 15 工作切州力r N/mm2 乙、丙类弹簧8KC r (1.5、2)=d;-Pl(P1.S、P，l于一一一一691 序号参数名称代号单位16 最大压并高度Hbnu m口117 高径比b 18 展开长度L 口1口319 弹簧重量w kg 20 弹簧自振顿率f 1I 21 时径增大量t;J, mm 5 设计依据a. 弹簧工况(类、组); b 负荷性质gc 最
6、大工作负荷Pz;d. 刚度prpe. 允许的安装空间zf 工作环境，E 寿命要求，h. 其他。6设计计算公式6. 1 材料切断力r的计算公式z式中由度系数K由下式计算.JB/T 3338.2-93 续表2计算公式备注j fnu -: n1dmax 必须要寺幢H.时，用比值h=H/D L Dn， 螺旋角cm;u trdl p材料密度wL 4 f3. 56X 10 _. J 0l .D,= n (t-d)(t -0. 2d 8KD 8KC , t二一-P=f2.-MU-( 1 ) DD2 K= 4C, -1 + O. 15 2十.(2 ) 4C-4 C 在用式(1)计算压并切应力rb、试验切应力巳
7、及甲类弹簧工作切应力时，曲度系数K值等于1，计11乙、丙类弹簧的工作切应力时，曲度系数K按式(2)计算。6.2 弹簧变形最F的计算公式:3 弹簧刚度P的计算公式:6.4 单圈弹簧刚度P气的计算公式602 8D3n. C3n F=一一-P=-P( 3 ) Gd4 Gd r P Gd pz=-了(1 ) F 8C3n Gd P，j二nP=-1(5 ) 自飞。JBjT 3338. 2 93 7 弹簧设计基本程序7. 1 确定弹簧所属类、组根据弹簧的使用场合及液压件弹簧典咽工况分析.确定弹簧所属类、组。7.2 确定弹簧的负荷性质，最大工作负衔I飞及刚度P 7.2.1 弹簧负荷性质的确定a. lp挂号弹
8、簧属E类zh. 乙、丙类弹簧属I类或E类。7.2.2 甲宪弹簧的刚度p甲类弹簧己知最大工作负荷只及变形最孔，可按式(4)计算其刚度prq 7.2.3 乙:类弹簧的刚度Y乙类弹簧已知两点负荷P，、I飞及变形监M，可按下式计算其刚度:I P2-1 P-一一-J. (日)61 7. 2.4 内类弹簧的刚度及最大工作负荷几丙类弹簧已知在负荷羔61下的变形量6F，可按下式计算其刚度PIOp二生与. . . . ., . . . . . . ( 7 ) 6F ft最大E作负荷孔由r式计算.P2 (:l. 54)P( 8 ) 7.3 材料、叶用切应力及切变模量的选择材料、许用切应力r1反切变模耸(;按哀1选
9、用。7.4 压并切应力r，的选取a. 当，=rJ时，设计最为合理，弹簧lli至任意高度时均不产生永久变JB.b 当口一( l. 25)rJ时.所设计的弹簧JY进行强压处理后无永久变形，且具结构尺寸较小，c 当r，.:1. Z51时，在图样上应规定试验高度H，和试验负荷丑，该负荷决定于试斡切帅，力已-m取r，=(1 1. 25)lJ，该弹簧只要压缩高度大于试验高度就不会产生尽久变形c7.5 最大J:作切向)J町的选取a 甲类弹簧因l时间在高应力、高温度F工料，凭t作温度可达80C ，取乌兰三O.6r,; b 乙、丙类弹簧要求工作寿命达10次以上，取最大作切j应力r，= c 投l式计调P，值1.
10、j-)k=-Xl 000 . (12) ,. (f附录A(补充件)的Pk曲线网上时找到l或用插入法找到该P，值的等值曲线，在这条曲线t.MI叹着很多组材料直径d、旋绕比C，与单圈刚度pd的组合，由旋绕比C可得弹簧中径D，由咱圈刚度I门可得有效圈数0材料直径d与旋绕比c的组合由小变大，弹簧外形变化的规律是由细长变为短粗，然后根据弹簧安装空间条件从中选取组合适的参数，可减少反复计货。7.8.2 啕定弹簧自由高度IJ按丁J式计算压并负荷1: 按1;式计算全变形量Fb:盯/乍一-;:-:;-T ( 13 ) 吕( 8C3n Jbl=ph . ( 4 ) 。Gd 按下式计算压并高度Hb(支承圈n，以2圈
11、计), 四l如肉由高度过大，可取zTb二(1t. 25),J Hb=(n十1.5)d(5 ) Ho=Fb十Hb(1 (; ) ,= (0. 60. 7hh= (0. 6口.7)(lI. 25)LrJ 重新按7.8. 1条计算弹簧的三个主要参数，H，可以缩小。7.8.3 确认计算在确定了主要参数及自由高度之后.进行最后的确认计算，根据需要可按表2进行。7.9 弹簧的疲劳强度及稳定性校核在;捋耍校核弹簧的疲劳强度、稳定性反共振时.按GB/T1239.6进行。7.10 立定处理JL远处理是将热处理后的弹簧，经数次短暂压缩以达到自由高度稳定为主要目的的A种1:艺方法已-般lii并切应力日为(0.81)
12、倍的许用切应力，J时，制造厂均要采用ff:走处理，在工作图样I二币必怕、比这要求。7. 11 强压处理的选用强!:h处理是将弹簧l-k缩至使其材料表层所)J超过弹性极限的状态下，保持定时间以达到强bkh: 1 JB/T 3338.2-93 稳IZ尺寸的-种艺方法。也可以用几十次短暂压缩代昏长时间保压。因此强l-k处理的弹簧必定是n;并切应力rb大于许用切应力rJ.J. 12 ill丸处理的选用喷)L处理可以适当提高承受I、E类负荷弹簧的疲劳寿命，当材料直径d小于1.8mm或间距8小于1.2mm的弹簧一般不进行喷丸。硅青铜线的弹簧不喷丸。7.13 弹簧端部结构弹簧端部结构采用两端面并紧并磨平，表
13、面粗糙的要求为V，支承圈数n，不得少12陶端困何Jf自可根据产品定位需要确定，并在图样上注明。7.14 绘制弹簧工作图样图样格式参照JR/T3338. 1附录A(补充件。附录APk曲线图(补充件)I元曲线囱是根据式(1)取切应力为1OOON /mrn2时P等于Pk及式(5)绘制的。此网横坐标为材料直径d，纵坐标为旋绕比C.图中粗实线的曲线为不同Pk值的Pk曲线族，粗I拉线的曲线为不同单圈刚度P飞值的Pd曲线族。在坐标图平面1:1:E意一点对应四个参数，即材料直径d、旋绕比C、八及单圈度FMII代表f个市圈弹簧的几何尺寸及性能，只要已知其中两个参数就可以确定另两个参数。任何?有效阁数为n的弹簧可
14、以理解为n个相同单圈弹簧的串联，在某-条等Pk值曲线k的任意一点对应的材料直径d与旋统比C所构成的弹簧，当负荷P为该Pk时弹簧的切应力正好是1OOON/mm，而等P，曲线t所对应的单圈刚度J气f且是不等的，随旋绕比C值的取大而变小.在要求弹簧的刚度P一定时，则弹簧的有效陶数n也会由多变少。利用此因可以帮助简化弹簧设计，也可对现有弹簧进行切应力及同IJ度的快速核验。JB/T、3338 , 2- 93 EEZ U飞二也盯艳,n 飞N ZM一ES 1 59.t) 长干h吨14:. YSiK 1Y 兴卡3骂汪?大-.l 1 SJ山、$ EM如西fh【囹gg布出困在军界JM 5 n g .: Z , r
15、 ;:; . I - ZIl 9 PF立E ZJ 11 H 电 mm D=D1卡d7.8 8. 2 8. 8 P d=Gd18C3 杳p，曲线图或按公式计算;pl d N/mm 216.8 4 J 6. .j 8自4J( C;78400刊/mm!(11 ) 固=PFd/PF 10. 1 9. 15 6. 24 t十挥值n 阁经圆整10. 5 9. ;:) 6. S 确认也p .J /mOl P=P,dn 20.6 43. 8 136 设计取值n, 圈nl = rI.十几12.5 11. 5 8.5 取n，=2 H , mm Hb=(nl-.S)d 21. 6 24.2 22. 4 , Nlmm
16、 950 900 860 查罔l得P. N d Pb -= 8CKlt, 279. 1 458 , 6 842.4 取，.-r.K1时的计算值h mm Fb=Ph/P 13. 5 10. 47 6. 19 (Ho) mrr飞(Ho)=Hb+Fb 35. 1 34.7 28. 6 3十算值弹簧C增加节距，H. mm 设计取值33. 5 33.5 33. 5 取t1H=Ho-(H)o=4. 9 取Il.=Ih十i).Jl 27. J 初步计算结果可以看到弹簧C应增加自由高度，因此应规定试验高度H斟傻，并应在t作图样上注明不允许压过27.3mmoB1.4 最后的确认计算及绘图按表2进行确认计算，结果
17、填在工作图样表格中，并绘制如阁B2、罔凯、图副所示图样，由于C级弹簧是加大了节距，在图样上必须标出HSP8值。698 , 技术要求1旋向有旋。2有烛圆数:n=10. 5圈。3.总阳数:7/1=12.5圈。0/1 1.8 4两端困jj紧并磨平，磨面不少于2700。5两端面内、外倒角(J，3X45飞去毛刺。6垂直度公盖:0.6mmo7.麦丽防蚀处理。8真余按照!T3338. 1 93规定。JU/T 3338.2 序号l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1.1 15 图B293 其余v甲类l组弹簧工况设计wn数据代号数据单位1 于一-一一一C .1. 33 民(; 7R i角
18、。.3:mp , Gd 8Cln 6. 64 取(_;=-78400N/mm2/ ?叫d Pb=一L98.35 当d1.6时，rrJ 960l/mm mm Fh=Ph/P1 14.80 11, m口1HI! = .F, +- j-Ib 2 1. 2 计算值Fl mm F j =P1/P 4. 97 HI mm H1=Hu、F，16. 2:l 该值大于限定值15mm惮簧高度1I，大于要求高度，应压缩自由高度，为此取自由高度刀。为20mm，则安装高度!l，为(11,-1, )等于15mm就可以满足设计要求。B2.4 最后的确认计算及绘图按表2进行确认计算，结果填在五作图样表格中，并绘制如图B6所示
19、图样，该弹簧因压缩轴向长度，压并切应力rb小于许用切应力rJ。703 JB/1 3338 - 2 - 93 其合v(凡=阳.四一-一一序号代号数据吨f五I. H 一3 G 7 8 400 4 |1 956 -f-J) 1.7 一-一r, 369.4 7 r, 627, 6 叫Imm:8 r鸣9 r, 881. .1 10 H , mm 1 1 11, 64 m盯112 H，川X1 13 P 6.04 Nlmm 14 w kg 一一15 乙尖2组弹簧工削设计汁:丰数据pr =56.4土3.4Np, =33.2士3.3NH,=-15 H.=ll.5 栏题t;R 一1 6 1旋I:lj:.t-i旋。
20、2。有效副教:1!:-o-2.5阁。3居网者tent1.5圈。4.两端阁并紧并!暨平，磨面不少于270 5两端困内、扑倒角，去毛刺。G.唔R度公差O.3mmc 7表面附蚀处理pR. 幸余按JB/T3338. 1 技术要求93规定。的Nd制mwhh-A寻l乡B6 70 ,1 J8/T 3338.2-93 83 静压支承J骨阀反馈对中弹簧设计滑阀反馈对中弹簧。工况负荷如图7所不b./为lOmm咽b.l为自ON.弹簧外径D，取ffl111士O.2mm.经计1其刚度P为6N/mmoP= P/!iF = 6N/mm F I . F 一因B7从而/T3338. 1弹簧典型工况分类可知该弹簧工况!禹丙类.负
21、荷性研属E类，该弹簧是使用刚!豆P r(负担If并不重要。但在设计时又必须给出负荷才能进行结构设计，为此需根据本标准5.2条推行Z P，只J3. Sb.P p 210N n3.1 材料选择及其;许Iji切应力LrJ根据负荷性质材料选时GB4357碳素弹簧钢传口纸.i生材料的许用切股力，J与材料直乎有关.根知己知使荷条件估计材料直径大约在2mm以t.暂JI !tJ切应力，J等于日()ON/m11120n3. 2 T.作切)力口的选取及Pk值的确定取，J二900N/rnm二 O. 70, 630N /mm2 l白210则几一二X1 OOO一:x 1 OOO 333. 3N 630 83.3 弹簧主
22、要参数的选择及初步计算在Pk阳线罔r.J以作条受外径限制条件的等外径曲线JjP且为333.3N的等值曲线在个交点，i在交点在材料在径d等于2.2mm上。mlld. 2. 2mrn c. 6. 046 /)dC 13. 3mm , Gd z一寸二二97.6N !rIlJn 巴飞】则，1=IPld/FF二16.26图取fI-1G.S图n, n斗llz:_:_18. 5 确认Pp /n o.,- 5. 92N/mm H， (n，O. 51d士39.6mmy. 1气?主艇、K式巾K二Jd二283NFb-Pb/ P -t7. 801m 初lll们lh十/ 8 r, 743. 6 9 F 一十-10 902. 1 11 H mm 12 H 39. 6 mm 13 HhmA mm 14 P 5. 92 N/mm 15 w kg 16 H.=55 只=HI2.4N)l火恪饥合金弹费钢丝1 569 1 G69 1 520 1 520 1 471 1 471 一一-I 471 1 422 1 422 1 373 1 373 1 373 709
