弹簧设计计算软件.xls

弹弹簧簧材材料料及及许许用用应应力力 表11 1 2 类别序号材料牌号 弹簧许用切应力许用弯曲应力 p Mpa BP Mpa 类 类 类 类 类 钢丝 1 碳素弹簧钢丝 B C D级 2 特殊用途弹簧钢丝 甲 乙 丙 365Mn 460Si2Mn 560Si2MnA 660Si2CrA 770Si3MnA 865Si2MnWA 5607459319311167 960Si2CrA 1050CrA 1130W4CrVA 不锈钢丝 121Cr18Ni9 324432540540677131Cr18Ni9Ti 142Cr18Ni9 154Cr13442588735735920 16Cr17Ni7Al 471627785785981 17Cr15Ni7MoAl 18Ni36CrTiAl442588735735920 19Ni42CrTi412550687687862 20Co40CrNiMo5006668348341000 剪切弹性模量弹性模量 推荐硬度 推荐使用 特性及用途范围温度 G GpaE GpaHRC 78 5197 47 5240 250 71 5193 250 300 75 521548 5340 300 73 5183 300 75 5197 40 250 65 6186 60 100 76 519740 400 弹弹簧簧材材料料及及许许用用应应力力 安全阀参数 必要输入项调整输入项可选输入项 一一 单单位位换换数数说说明明 PSI 磅 平方英寸 压差 lb 磅 in2 平方英寸 m2 平方米 cm2 平方厘米 1m2 10000 cm2 1550 in2 1kgf 2 2046 lb 1 PSI 0 070308 kgf cm2 0 006895 Mpa 1 kgf cm2 0 098067 Mpa 0 098067 N mm2 14 22313 PSI 二二 油油泵泵额额定定参参数数 工作油压 3 17 kgf cm2 0 310871 Mpa 0 310871 N mm2 最大油压下限 4 9 kgf cm2 0 480526 Mpa 0 480526 N mm2 最大油压上限 5 6 kgf cm2 0 549172 Mpa 0 549172 N mm2 释放油压下限 最小负荷P1 7 9 kgf cm2 0 774725 Mpa 0 774725 N mm2 释放油压上限 最大负荷Pn 8 3 kgf cm2 0 813952 Mpa 0 813952 N mm2 三三 安安全全阀阀几几何何参参数数 安全阀入油口直径 2 5 mm 阀口截面积 4 906 mm2 安全阀弹簧安装入阀腔内的安装高度 8mm 即为 最小工作负荷P1下的高度H1 H0 F1 安全阀弹簧工作时 开口量 压缩长度 0 5mm 即为 最大工作负荷Pn下的高度Hn H0 F1 四四 受受力力分分析析 1 安全阀安装在泵头位置时 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 3 8 N 即为 最小工作负荷P1 安全阀弹簧安装入阀腔内 在开口量下所受工作载荷 4 N 即为 最大工作负荷Pn 2 1 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 20与流道压比量 0 844 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 844油泵释放油压下的所受载荷 3 2 N 即为 最小工作负荷P1 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受工作载荷 3 4 N 即为 最大工作负荷Pn 2 2 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 42与流道压比量 0 855 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 855油泵释放油压下的所受载荷 3 2 N 即为 最小工作负荷P1 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受工作载荷 3 4 N 即为 最大工作负荷Pn 2 3 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 09与流道压比量 0 946 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 946油泵释放油压下的所受载荷 3 6 N 即为 最小工作负荷P1 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受工作载荷 3 8 N 即为 最大工作负荷Pn 45 08733 PSI 69 69335 PSI 79 64954 PSI 112 3627 PSI 118 052 PSI 安全阀参数 即为 最小工作负荷P1下的高度H1 H0 F1 即为 最大工作负荷Pn下的高度Hn H0 F1 即为 最小工作负荷P1 即为 最大工作负荷Pn 2 1 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 20与流道压比量 0 844 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 844油泵释放油压下的所受载荷 即为 最小工作负荷P1 即为 最大工作负荷Pn 2 2 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 42与流道压比量 0 855 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 855油泵释放油压下的所受载荷 即为 最小工作负荷P1 即为 最大工作负荷Pn 2 3 安全阀安装在后部泵盖位置时 P 09与流道压比量 0 946 4 5油泵释放油压下的所受载荷 安全阀弹簧安装入阀腔内 在安装长度下所受开启载荷 0 946油泵释放油压下的所受载荷 即为 最小工作负荷P1 即为 最大工作负荷Pn 圆柱螺旋压缩弹簧计算 一一 工工作作参参数数 最大工作负荷Pn 4 N 最小工作负荷P1 3 8 N 弹簧在阀腔内安装高度h 8 6 mm 由最小工作负荷P1到最大工作负荷Pn时 可调的工作行程h 0 3 mm 说明 工作行程h即是安全阀打开区间F1 Fn之间的行程 F1 Fn为安全阀打开的最小力与最大力 二二 选选材材 不锈钢 Ni42CrTi计算时按 类弹簧考虑 查表11 1 2 得 p 412 Mpa 412 N mm2 G 61 Gpa 61000 N mm2 通过P 13安全阀弹簧实际测量计算 G调整取 61 理论值为 65 6 三三 查查表表6 1 初初选选旋旋绕绕比比C C 6 曲度系数K 4 C 1 4 C 4 0 615 C 1 25 四四 计计算算簧簧丝丝直直径径 d 1 6 Pn K C p 1 2 0 432 mm调整取d 0 4 mm 五五 中中径径 内径 2 6 mm外径 D2 C d 2 4 mm调整取D2 3 mm 六六 工工作作圈圈数数 初算最大工作负荷下的变形Fn Pn P 6 mm 初算n G d 4 Fn 8 Pn D2 3 10 8 圈调整取n 10 5 mm 七七 有有关关几几何何参参数数 初算节距t d Fn n 1 mm 一般取t D 3 D 2 调整取t 1 23 mm 端部并紧不磨平 取支承圈n2 1 圈 即为了使弹簧受力后变形均匀 弹簧两端尖端处最好错位180度 推荐n0以0 5为尾数 总圈数n1 n 2 n2 12 5 圈 自由高度H0 n t 3 d 14 1 mm 并紧高度Hb n 3 d 5 4 mm 螺旋角 arctag t 3 14 D2 0 13 弧度 7 45 度 推荐a 6 9度 展开长度L l n1 3 14 D2 2 t 2 1 2 n1 118 7 mm 八八 验验算算稳稳定定性性 高径比b H0 D2 4 7 Pn 基本满足要求 二二 材材料料工工作作极极限限负负荷荷Pj Pj Pj 3 14 d 3 8 K D2 s 3 45 N Pn 基本满足要求 三三 弹弹簧簧刚刚度度 弹簧要求刚度P Pn P1 h 0 666667 N mm 弹簧理论刚度P G d 4 8 D2 3 n 0 69 N mmP P 与要求刚度接近 符合要求 四四 校校核核计计算算工工作作极极限限和和压压并并应应力力 j b K 8 Pb D2 3 14 d 3 895 7 N mm2 按 类弹簧考虑时 s 1 25 p 515 N mm2 所以 j P 与要求刚度接近 符合要求 弹簧工作图数据 109876543210 0 1 2 3 4 5 6 mm 圆锥形螺旋弹簧计算 原始条件 弹簧类型 等节距圆锥弹簧 弹簧丝直径d 6 mm 大圈半径R2 30 mm 小圈半径R1 20 mm 节距t 11 5 mm 接触前弹簧刚度P 24 5 N mm 支承圈数 ns1 1 圈 ns2 1 圈 一 选材 不锈钢 1Cr18Ni9Ti计算时按 类弹簧考虑 查表11 1 2 得 p 661 5 Mpa 661 5 N mm2 G 78 5 Gpa 78500 N mm2 j 1 12 p 740 9 Mpa 查表6 1 初选旋绕比C 10 曲度系数K 4 C 1 4 C 4 0 615 C 1 14 二 参数计算 序号项目单位数据公式 1有效圈数n圈4n G d 4 16 P R2 2 R1 2 R2 R1 2压并时圈间中心高度d mm5 45d d 1 R2 R1 n d 2 1 2 3弹簧圈开始接触时的负荷PZN356 2PZ G d 4 64 R2 3 t d 4弹簧圈开始接触时的变形FZmm14 6FZ n R2 R1 16 PZ G d 4 R2 4 R1 4 5弹簧圈开始接触时的应力 ZMpa287 4 Z K 16 R2 d 3 PZ 6弹簧圈完全压并时的负荷PbN1202 15 Pb G d 4 64 R1 3 t d 7弹簧圈完全压并时的变形Fbmm24 2Fb n t d 8弹簧圈完全压并时的应力 bMpa646 6 b K 16 R1 d 3 Pb 9总圈数n1圈6n1 n ns1 ns2 10 第n 圈的平均半径 R mm 27 5n 1R R2 R2 R1 n n 11R 25n 2R R2 R2 R1 n n 12R 22 5n 3R R2 R2 R1 n n 13R 20n 4R R2 R2 R1 n n 14 第n 圈的高度 Hn mm 11 5n 1Hn t n 15Hn 23n 2Hn t n 16Hn 34 5n 3Hn t n 17Hn 46n 4Hn t n 18有效圈数n时高度Hnmm46Hn t n Hn 19自由高度H0mm55H0 Hn 1 5 d 20最大半径侧支承圈半径R2 mm31 27R2 R2 ns2 d R2 R1 Hn 2 R2 R1 2 1 2 21最小半径侧支承圈半径R1 mm18 7R1 R1 ns1 d R2 R1 Hn 2 R2 R1 2 1 2 22展开长度Lmm942L n1 R2 R1 负荷 变形曲线 2520151050 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 变形 F mm 负荷 P N 负荷 应力曲线 10008006004002000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 应力 Mpa 负荷 P