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弹簧的起源

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弹簧的起源
更新时间:2016-07-05

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状。亦作“ 弹簧 ”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样,按形状分,主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。

中文名

弹簧

外文名

Spring

材    料

弹性材料制成的零件在外力作用下

分    类

螺旋、涡卷、板弹簧、异型

弹簧丝直径

制造弹簧的钢丝直径

截面面积

弹簧材料截面面积(mm²)

1发展起源

弹簧历史

像大多数其他的基本机制,金属弹簧存在已久的青铜时代。即使是金属,木材被用作一个灵活的弓箭和军事弹射器的结构构件。在文艺复兴时期的,精确的钟表,使得精密弹簧第一次成为必然。十四世纪看到了发展的革命性天文导航的精确的时钟。世界的探索和征服欧洲殖民大国继续提供动力的钟表匠“科学与艺术。火器的另一个领域,推动弹簧开发。

十八世纪的工业革命来临之际,提出了要大,准确,廉价的弹簧。鉴于钟表匠'弹簧往往手工制造,弹簧大规模生产材质为琴钢线或者类似的材料。先进的制造方法,使今天的弹簧是无处不在的。计算机控制线和板料折弯机允许自定义弹簧的加工,显然这是一种专用机械。

弹簧只是个蓄能器,它有储存能量的功能,但不能慢慢地把能量释放出来,要实现慢慢 

弹簧 压簧 拉簧 扭簧 卡箍塔簧

释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现,常见于机械表。弹簧很早很早之前就有应用了,古代的弓和弩就是两种广义上的弹簧。弹簧的发明家严格意义上应该是英国科学家虎克(RobertHooke),虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用,但虎克提出了“胡克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比,正是根据这一原理,1776年,使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不久,根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。而符合“胡克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。碟形弹簧是法国人贝勒维尔发明的,是用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。在近代工业出现之后,除了碟形弹簧之外还出现了气弹簧、橡胶弹簧、涡卷弹簧、模具弹簧、不锈钢弹簧、空气弹簧、记忆合金弹簧等新型弹簧。

行业格局

对于弹簧行业来说,长期以来形成了低档普通弹簧供过于求,高档产品(高强度、高应力、异性件、特种材料)供不应求的被动形势。我国弹簧行业的产量已趋于饱和,据专家统计我国弹簧年生产量已达40亿件,各类弹簧产品共有21个大类,1600多个品种,主要有气门弹簧、悬架弹簧、膜片弹簧、减震弹簧、液压弹簧、油泵弹簧、碟形弹簧、高温弹簧、卡簧、拉簧、扭簧、压簧、涡卷簧以及异性弹簧等。

弹簧行业在“八五”、“九五”期间发展是比较快的,尤其是上海、天津、广州、山东、长春、重庆等地区发展较快,其他地区也有不同程度的发展,总的来说比其他行业要好一些。汽车、摩托车、助动车、内燃机、电气、仪器等还要发展,这些行业的发展将会带动弹簧行业的发展。

面对宏观经济形势,行业长期积累形成的产品质量低、组织结构松散、开发能力弱的矛盾进一步突出,从深层次挖掘,主要是市场、体制和机制方面的问题。

产业洞察研究员认为,随着国民经济由卖方市场向买方市场的转变,一些深层次的矛盾,尤其是多年来积累起来的结构性矛盾日益突出。当前产业结构不合理表现为:部分行业生产能力过剩,产品结构不合理;技术结构不合理,主要产业装备水平低;企业组织规模小而散,缺乏竞争实力和优势,区域结构趋同,未能体现比较优势和协作效益。

发展

弹簧行业在整个制造业当中虽然是一个小行业,但其所起到的作用是绝对不可低估的。国家的工业制造业、汽车工业要加快发展,而作为基础件、零部件之一的弹簧行业就更加需要有一个发展的超前期,才能适应国家整个工业的快速发展。另外,弹簧产品规模品种的扩大、质量水平的提高也是机械设备更新换代的需要和配套主机性能提高的需要,因此,整个国家工业的发展,弹簧产品是起到重要作用的。
  
  日用品业及五金业,包括打火机、玩具、锁具、门铰链、健身器、床垫、沙发等等,就数量而言,对弹簧需求量最大,数以百亿件,技术要求不高,价格非常低,一般由分散在全国各地的小弹簧厂生产,它们在成本上有独特的优势,大弹簧厂难以和他们竞争。因而也不时引发新弹簧企业诞生,在未来,市场需求会以每年7%~10%的速度增长。中国加入WTO之后,日用五金产品出口量明显增长,弹簧需求随之拉动,但受到国际市场需求量、贸易壁垒的影响,国际市场有其不确定的一面。

2结构分类

按受力性质,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧,按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等,按制作过程可以分为冷卷弹簧和热卷弹簧。普通圆柱弹簧由于制造简单,且可根据受载情况制成各种型式,结构简单,故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等,常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法,大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理,可提高弹簧的承载能力。

根据《中国弹簧制造行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》[2] 统计,弹簧可以分为以下7类:

1、螺旋弹簧即扭转弹簧,是承受扭转变形的弹簧,它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧端部结构是加工成各种形状的扭臂,而不是勾环。

2、拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧。在不承受负荷时,拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。

3、压缩弹簧是承受轴向压力的螺旋弹簧,它所用的材料截面多为圆形,也有用矩形和多股钢萦卷制的,弹簧一般为等节距的,压缩弹簧的形状有:圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形和少量的非圆形等,压缩弹簧的圈与圈之间会有一定的间隙,当受到外载荷的时候弹簧收缩变形,储存变形能。

4、扭力弹簧利用杠杆原理,通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料扭曲或旋转,使之具有极大的机械能。

5、渐进型弹簧,这种弹簧采用了粗细、疏密不一致的设计,好处是在受压不大时可以通过弹性系数较低的部分吸收路面的起伏,保证乘坐舒适感,当压力增大到一定程度后较粗部分的弹簧起到支撑车身的作用,而这种弹簧的缺点是操控感受不直接,精确度较差。

6、线性弹簧,线性弹簧从上至下的粗细、疏密不变,弹性系数为固定值。这种设计的弹簧可以使车辆获得更加稳定和线性的动态反应,有利于驾驶者更好的控制车辆,多用于性能取向的改装车与竞技性车辆,坏处当然是舒适性受到影响。

7、短弹簧短弹簧相比原厂弹簧要短一些,而且更加的

空气弹簧

粗壮,安装短弹簧,能够有效降低车身重心,减少过弯时产生的侧倾,使过弯更加稳定、顺畅,提升车辆弯道操控性。而原厂减震器的阻尼设定偏向舒适,所以短弹簧和原厂减震器在配合上不是很稳定,它不能够有效的抑制短弹簧的回弹和压缩,行驶在颠簸路面时,会有一种不适的跳跃感,长此以往,减震器的寿命会大大减短,而且还有可能出现漏油的情况。当然以上这些状况都是相对而言,日常行驶的话不会有这么严重的损坏,而且尽量不要激烈驾驶,毕竟原厂减震器承受不了高负荷的压力。

扭力弹簧

扭力弹簧(扭簧)利用杠杆的原理,通过对材质柔

扭簧

软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转,使之具有极大的机械能。是承受扭转变形的弹簧,它的工作部分也是各圈或是紧密围绕或是分开围绕。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂,由单扭至双扭,乃至各种扭杆之变形,得依设计成型。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构,在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

压缩弹簧

压缩弹簧(压簧)是承受轴向压力的螺旋弹簧,弹簧一

压缩弹簧

般为等节距的,压缩弹簧的形状有:圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等,压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙,当受到外载荷时弹簧收缩变形,储存变形能。

碳纳米弹簧

碳纳米管弹簧直径可以达上百微米,而长度可以达几厘米,其纺丝结构具有广阔的应用前景,有望应用于可伸缩导体、柔性电极、微型应变传感器、超级电容器、集成电路、太阳能电池、场发射源、能量耗散纤维等领域,为制备出肉眼可见的碳纳米管电子器件提供了可能,还有望应用于医疗器械,比如拉力传感绷带等。这种新型结构还可以发展成具有多功能的碳纳米管纤维复合材料加以利用。

拉伸弹簧

拉伸弹簧(拉簧)是承受轴向拉力的螺旋弹簧,拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。

拉簧

在不承受负荷时,拉伸弹簧的圈 与圈之间一般都是并紧的没有间隙。利用拉伸后的回弹力(拉力)工作,用以控制机件的运动、贮蓄能量、测量力的大小等,广泛用于机器、仪表中。其钩的形式有侧钩拉簧,长钩拉簧,英式钩拉簧,德式钩拉簧,半圆钩拉簧,鸭嘴钩拉簧等等,其材料有不锈钢、琴钢、高碳钢、磷铜、油回火合金弹簧钢等。

3用途应用

制作标准

材料应用

大多数材料都有不同程度的弹性,如果将其弯曲,便会以很大的力量恢复其原形。在人类历史上,一定很早就注意到树苗和幼树的树枝有很大的挠性,因为许多原始文化利用这一特性,在特制的门后或笼子后楔上一根棍,或者用活结套在一根杆上向下拉;一旦松开张力,这根棍或杆就会往回弹。他们就用这种办法来捕捉飞禽走兽。实际上,弓就是按这种方式利用幼树弹性的弹簧;先向后拉弓,然后撒手,让其回弹。中世纪时,这种想法开始出现在机械上,如纺织机、车床、钻机、磨面机和锯。操作者用手或脚踏板给出下压冲程,将工作机械往下拉,这时用绳索固定在机械上的一根杆弹回,产生往复运动。

弹性材料的抗扭性不亚于它的抗挠性。希腊帝国时期 (大概是公元前4世纪)发明了用搓成的腱绳或毛绳拉紧的扭簧,用以代替简单的弹簧来加强石弩和抛石机的威力。这时人们开始认识到,金属比木头、角质或任何这类有机物质的弹性更大。菲洛 (其写作年代约为公元前200年)把它作为一项新发现来进行介绍。他估计读者是难以置信的。凯尔特人和西班牙人的剑的弹性,引起了他的亚历山大城的前辈的注意。为了弄清楚剑为什么有弹性,他们进行了许多实验。结果他的师傅克特西比发明了抛石机,抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是最早的片簧;菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后,又想出了另一种抛石机—一它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。

在很久以后人们才想到:如果压缩一根螺旋杆,而不是弯曲一根直杆,那么金属弹簧储存的能量就会更大。据伯鲁涅列斯基的小传记载,他制作过一口闹钟,其中使用了若干代弹簧。有人指出,在附有一些奇特的螺旋弹簧钟表图的15世纪末叶的一本机械手册中有这架闹钟的图样。这类弹簧也用于现代的捕鼠器。带圈簧 (水平压缩而不是垂直压缩的弹簧)的钟表,在1460年左右肯定已开始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大约又过了1个世纪,带弹簧的钟表才成为中产阶级人士的标志。

弹力公式

F=kx,F为弹力,k为劲度系数,x为弹簧拉长的长度

比如要测试一款5N的弹簧:

用5N力拉劲度系数为100N/m的弹簧,则弹簧被拉长5cm

F=kx,k是劲度系数(单位为牛顿每米),x是弹簧伸长量(单位为米),这定律叫胡克定律

比如:

一弹簧受大小为10N的拉力时,总长为7cm,受大小为20N的拉力时,总长为9cm,求原长和伸长3cm时受力大小

弹簧参数

⑴弹簧丝直径d:制造弹簧的钢丝直径。

⑵弹簧外径D2:弹簧的最大外径。

⑶弹簧内径D1:弹簧的最小外径。

⑷弹簧中径D:弹簧的平均直径。它们的计算公式为:D=(D2+D1)÷2=D1+d=D2-d

⑸节距t:除支撑圈外,弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距,用t表示。

⑹有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数。

⑺支撑圈数n2:为了使弹簧在工作时受力均匀,保证轴线垂直端面、制造时,常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用,称为支撑圈。一般有1.5d、2d、2.5d,常用的是2d。

⑻总圈数n1: 有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2.

⑼自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算:H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d (n2=2时)

⑽弹簧展开长度L:绕制弹簧时所需钢丝的长度。L≈n1 (ЛD2)2+n2 (压簧) L=ЛD2 n+钩部展开长度(拉簧)

⑾螺旋方向:有左右旋之分,常用右旋,图纸没注明的一般用右旋。

⑿ 弹簧旋绕比:中径D与钢丝直径d之比。

符号单位

A——弹簧材料截面面积(mm²);当量弯曲刚度(N/mm);系数

a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长(mm);系数

B——平板的弯曲刚度(N/mm);系数

b——高径比;距形截面材料平行于弹簧轴线的边长(mm);系数

C——螺旋弹簧旋绕比;碟簧直径比;系数

D——弹簧中径(mm)

D1——弹簧内径(mm)

D2——弹簧外径(mm)

d——弹簧材料直径(mm)

E——弹簧模量(MPa)

F——弹簧的载荷(N)

F’——弹簧的刚度

Fj——弹簧的工作极限载荷(N)

Fo——圆柱拉伸弹簧的初拉力(N)

Fr——弹簧的径向载荷(N)

F’r——弹簧的径向刚度(N/mm)

Fs——弹簧的试验载荷(N)

f——弹簧的变形量(mm)

fj——工作极限载荷Fj下的变形量(mm)

fr——弹簧的静变形量(mm)

fs——试验载荷Fs下弹簧的变形量(mm);线性静变形量(mm)

fo——拉伸弹簧对应于处拉力Fo的假设变形量(mm);膜片的中心变形量(mm)

G——材料的切变模量(MPa)

g——重力加速度,g=9800mm/s²

H——弹簧的工作高(长)度(mm)

Ho——弹簧的自由高(长)度(mm)

Hs——弹簧试验载荷下的高(长)度(mm)

h——碟形弹簧的内载锥高度(mm)

I——惯性矩(mm4)

Ip——极惯性矩(mm4)

K——曲度系数;系数

Kt——温度修正系数

σ——弹簧工作时的正应力(Mpa)

σb——材料抗拉强度(Mpa)

σj——材料的工作极限应力(Mpa)

σs——材料的抗拉屈服点(Mpa)

τ——弹簧工作时的切应力(Mpa)

k——系数

L——弹簧材料的展开长度(mm)

l——弹簧材料有效工作圈展开长度(mm);板弹簧的自由弦长(mm)

M——弯曲力矩(N·mm)

m——作用于弹簧上物体的质量(kg)

ms——弹簧的质量(kg)

N——变载荷循环次数

n——弹簧的工作圈数

nz——弹簧的支承圈数

n1——弹簧的总圈数

pˊ——弹簧单圈的刚度(N/mm)

R——弹簧圈的中半径(mm)

R1——弹簧圈的内半径(mm)

R2——弹簧圈的外半径(mm)

r——阻尼系数

S——安全系数

T——扭矩;转矩(N·mm)

Tˊ——扭转刚度(N·mm /(º;))

t——弹簧的节矩

tc——钢索节距(mm)

U——变形能(N·mm);(N·mm·rad)

V——弹簧的体积(mm³;)

v——冲击体的速度(mm/s)

Zm——抗弯截面系数(mm³;)

Zt——抗扭截面系数(mm³;)

α——螺旋角(º;);系数

β——钢索拧角(º;);圆锥半角(º;);系数

δ——弹簧圈的轴向间隙(mm)

δr——组合弹簧圈的径向间隙(mm)

ζ——系数

η——系数

θ——扭杆单位长度的扭转角(rad)

κ——系数

μ——泊松比;长度系数

ν——弹簧的自振频率(Hz)

Vr——弹簧所受变载荷的激励频率(Hz)

τb——材料的抗剪强度(Mpa)

τj——弹簧的工作极限切应力(Mpa)

τo——材料的脉动扭转疲劳极限(Mpa)

τs——材料的抗扭屈服点(Mpa)

τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限(Mpa)

φ——扭转变形角(º;);(rad)

规定画法

⑴在平行螺旋弹簧线的视图上,各圈的轮廓线画成直线。⑵有效圈数在4圈以上的弹簧,可只画出其两端1~2圈(不含支撑圈)。中间用通过弹簧钢丝中心的点画线连起来。⑶在图样上,当弹簧的旋向不作规定时,螺旋弹簧一律画成右旋,左旋弹簧也画成右旋,但要注明“左”字。

现行标准

CB* 3064-79气控弹簧拖钩

CB* 3262-1986金属弹簧吊架

CB* 390-76弹簧减震器

CB/Z 144-1976圆柱螺旋弹簧的设计与计算

CB/Z 144-76圆柱螺旋弹簧的设计与计算

CB 3064-1979气控弹簧拖钩

CB/T 3504-1993船用柴油机螺旋弹簧修理技术要求

CB 390-1976弹簧减震器

CB/T 637-1995弹簧拖钩

CB 705-1968柴油机气门弹簧技术条件

CB 705-68柴油机气门弹簧技术条件

CB 788-1974无弹簧拖钩

DBl2/046.58-2008机车车辆弹簧件单位产量综合能耗计算方法及限额

FZ/T 92036-2007弹簧加压摇架

FZ/T 94015-1993梭子用底板弹簧

GA 289-2009警用服饰 弹簧卡扣

GB/T 11884-2008弹簧度盘秤

GB/T 1222-2007弹簧钢

GB/T 12243-2005弹簧直接载荷式安全阀

GB/T 1239.1-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第1部分:拉伸弹簧

GB/T 1239.2-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第2部分:压缩弹簧

GB/T 1239.3-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第3部分:扭转弹簧

GB/T 13061-1991汽车悬架用空气弹簧 橡胶气囊

GB/T 1358-2009 圆柱螺旋弹簧尺寸系列

GB/T 13828-2009 多股圆柱螺旋弹簧

GB/T 16947-2009螺旋弹簧疲劳试验规范

GB 17927-1999软体家具 弹簧软床垫和沙发抗引燃特性的评定

GB/T 1805-2001弹簧术语

GB/T 18983-2003油淬火 回火弹簧钢丝

GB/T 19382.2-2003纺织机械与附件 圆柱形条筒 第2部分:弹簧托盘

GB/T 1972-2005碟形弹簧

GB/T 1973.1-2005小型圆柱螺旋弹簧技术条件

GB/T 1973.2-2005小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数

GB/T 1973.3-2005小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数

GB/T 19831.1-2005石油天然气工业套管扶正器第1部分弓形弹簧套管扶正器

GB/T 19844-2005钢板弹簧

GB/T 20215-2006计时仪器 手表壳 非弹簧表带栓型连接尺寸

GB/T 2088-2009 普通圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数国家质量监督检验检.

GB/T 2089-2009 普通圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数(两端圈并紧磨平或制扁)

GB/T 20914.1-2007冲模 氮气弹簧 第1部分:通用规格

GB/T 20914.2-2007冲模 氮气弹簧 第2部分:附件规格

GB/T 20915.1-2007冲模 弹性体压缩弹簧 第1部分:通用规格

GB/T 20915.2-2007冲模 弹性体压缩弹簧 第2部分:附件规格

GB/T 23925-2009三轮汽车和低速货车 钢板弹簧

GB/T 23934-2009热卷圆柱螺旋压缩弹簧 技术条件

GB/T 23935-2009圆柱螺旋弹簧设计计算

GB/T 24470-2009 中凹形弹簧数控 技术条件

GB/T 24472-2009 数控袋装弹簧胶粘机 技术条件

GB/T 24588-2009 不锈弹簧钢丝

GB/T 25378-2010工具柄用8°安装锥的弹簧夹头 弹簧夹头、螺母和配合尺寸

GB/T 25750-2010可锁定气弹簧技术条件

GB/T 25751-2010压缩气弹簧技术条件

GB/T 2861.6-2008冲模导向装置 第6部分:圆柱螺旋压缩弹簧

GB/T 2940-2005柴油机用喷油泵、调速器、喷油器弹簧技术条件

GB/T 3279-2009 弹簧钢热轧钢板

GB/T 4357-2009 冷拉碳素弹簧钢丝

GB/T 4459.4-2003机械制图 弹簧表示法

GB/T 4755-2004扭簧比较仪

GB/T 7244-1987重型弹簧垫圈

GB/T 7245-1987鞍形弹簧垫圈

GB/T 7246-1987波形弹簧垫圈

GB/T 859-1987轻型弹簧垫圈

GB 895.1-1986孔用钢丝挡圈

GB/T 9074.12-1988十字槽凹穴六角头螺栓和弹簧垫圈组合件

GB/T 9074.13-1988十字槽册穴六角头螺栓和弹簧垫圈及平垫圈组合件

GB/T 9074.15-1988六角头螺栓和弹簧垫圈组合件

GB/T 9074.17-1988六角头螺栓和弹簧垫圈及平垫圈组合件

GB/T 9074.26-1988组合件用弹簧垫圈

GB/T 9074.3-1988十字槽盘头螺钉和弹簧垫圈组合件

GB/T 9074.4-1988十字槽盘头螺钉和弹簧垫圈及平垫圈组合件

GB/T 9074.7-1988十字槽小盘头螺钉和弹簧垫圈组合件

GB/T 9074.8-1988十字槽小盘头螺钉和弹簧垫圈及平垫圈组合件

GB/T 93-1987标准型弹簧垫圈

GB/T 94.1-2008弹性垫圈技术条件 弹簧垫圈

GB/T 959.2-1986挡圈技术条件 钢丝挡圈

HG/T 20519.19-1992弹簧汇总表

HG/T 20644-1998变力弹簧支吊架

HG/T 2479-2003机械密封用波形弹簧技术条件

HG 3157-2005液化气体罐车用弹簧安全阀

HG/T 3749-2004铁道车辆用空气弹簧橡胶囊

HJ/T 381-2007环境保护产品技术要求阻尼弹簧隔振器

JB/T 10416-2004悬架用螺旋弹簧 技术条件

JB/T 10417-2004摩托车减震弹簧 技术条件

JB/T 10418-2004气弹簧设计计算

JB/T 10514-2005三轮汽车和低速货车 钢板弹簧技术条件

JB/T 10591-2007内燃机 气门弹簧 技术条件

JB/T 10802-2007弹簧喷丸强化 技术规范

JB/T 11034-2010内燃机 气门弹簧座 技术条件

JB/T 2203-1999弹簧式安全阀结构长度

JB/T 3338.1-1993液压件圆柱螺旋压缩弹簧 技术条件

JB/T 3338.2-1993液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设计计算

JB/T 3812-1999矿用提升机和矿用绞车 盘形制动器用蝶形弹簧

JB/T 50106-1998四轮农用运输车钢板弹簧可靠性考核试验规范

JB/T 5542-1991弹簧夹头 技术条件

JB/T 5556-1991弹簧夹头 型式和参数

JB/T 6399-1992重型机械用弹簧钢

JB/T 6545-2007全金属弹簧箍六角锁紧螺母

JB/T 6653-1993扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧

JB/T 6654-1993平面涡卷弹簧技术条件

JB/T 6655-1993耐高温弹簧 技术条件

JB/T 6988-2002弹簧圆锥破碎机

JB/T 7366-1994平面涡卷弹簧设计计算

JB/T 7367-1994圆柱螺旋压缩弹簧 磁粉探伤方法

JB/T 7367.1-2000圆柱螺旋压缩弹簧 超声波探伤方法

JB/T 7590-2005电机用钢质波形弹簧 技术条件

JB/T 7649.2-2008冲模挡料和弹顶装置 第2部分:弹簧芯柱

JB/T 7649.3-2008冲模挡料和弹顶装置 第3部分:弹簧侧压装置

JB/T 7649.5-2008冲模挡料和弹顶装置 第5部分:弹簧弹顶挡料装置

JB/T 7682-1995蛇形弹簧安全联轴器西安重型机.

JB/T 7728-2007养鸡设备 螺旋弹簧式喂料机

JB/T 7757.1-1995机械密封用圆柱螺旋弹簧

JB/T 7796-2005弹簧拉压试验机

JB/T 7940.5-1995弹簧盖油杯

JB/T 7944-2000圆柱螺旋弹簧抽样检查

JB/T 8064.1-1996压缩气弹簧技术条件

JB/T 8064.2-1996可锁定气弹簧技术条件

JB/T 8110.1-1999起重机 弹簧缓冲器

JB/T 8130.1-1999恒力弹簧支吊架

JB/T 8130.2-1999可变弹簧支吊架

JB/T 8132-1999弹簧减振器

JB/T 8584-1997橡胶-金属螺旋复合弹簧

JB/T 9102.5-1999往复活塞压缩机金属平面填料 第 5 部分:密封圈和刮油圈用拉伸弹簧

JB/T 9129-200060SiMn钢圆柱螺旋弹簧 金相检验

JB/T 9159.1-1999单轴纵切自动车床辅具 带突出轴颈的弹簧夹头尺寸

JB/T 9159.2-1999单轴纵切自动车床辅具 带内螺纹的弹簧夹头尺寸

JB/T 9159.3-1999单轴纵切自动车床辅具 带外螺纹的弹簧夹头尺寸

JB/T 9162.47-1999弹簧式活动顶尖座 尺寸

JB/T 9841-1999拖拉机、内燃机用弹簧管式温度表

JB/T 9842-1999拖拉机、内燃机用弹簧管式压力表

JC/T 228-1981(1996)TST石英玻璃弹簧

JG/T 3024-1995建筑用阻尼弹簧隔振器 建设部

JJG 49-1999弹簧管式精密压力表和真空表检定规程

JJG 52-1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程

JY 0332-1993弹簧振子

JY/T 0411-2010螺旋弹簧

LD/T 71.37-2000铁路工业弹簧劳动定额制定

LS/T 3534-1988弹簧轧坯机

Q/HBM 微型货车变截面钢板弹簧

Q/HBM 66.7-1994微型货车 悬架用螺旋弹簧

QB/T弹簧合页(铰链)

QB/T 健身器械弹簧拉力器

QB 1952.2-2004软体家具 弹簧软床垫

QB/T 橡胶空气弹簧

QB/T 地弹簧

QB/T 弹簧票夹

QC/T 汽车用普通气弹簧

QC/T 汽车钢板弹簧技术条件

QC/T 汽车钢板弹簧用U型螺栓及螺母技术条件

QC/T制动气室性能要求及台架试验方法

SJ 2631-1985冷冲模 模架用弹簧

SJ 2644.3.2-1985冷冲模 弹簧芯轴

SJ 2644.5-1985冷冲模 弹簧挡料装置

SJ 2644.6-1985冷冲模 弹簧弹顶挡料装置

SJ 2644.6.1-1985冷冲模 弹簧弹顶挡料销

SJ 2644.8.2-1985冷冲模 片弹簧

SJ 2645.1-1985冷冲模 弹簧侧压装置

SJ 2645.2-1985冷冲模 侧压片弹簧

SJ 2649.1-1985冷冲模 圆柱螺旋压缩弹簧

SJ 2649.2-1985冷冲模 方钢丝弹簧

SJ 2835-1987电视接收机用紧固件 十字槽盘头带弹簧垫圈的组合螺钉

SJ 2836-1987电视接收机用紧固件 十字槽盘头带弹簧垫圈和平垫圈的组合螺钉

SN/T 0360-1995出口弹簧夹头检验规程

SY/T 5997-1994弹簧管式井下压力计

TB/T 1025-2000机车车辆用热卷螺旋压缩弹簧供货技术条件

TB/T 1495.5-2003弹簧Ⅰ型扣件 第5部分:弹条Ⅰ、Ⅱ型扣件挡板座

TB/T 1752-1986车辆圆柱螺旋弹簧修理技术条件

TB/T 1758-1986机车车辆弹簧喷丸技术条件

TB/T 2075.14-2010电气化铁路接触网零部件 第14部分:弹簧补偿装置

TB/T 2841-2005铁道车辆空气弹簧

TB/T 418-1975道岔用弹簧垫圈

TB/T 66-1995机车车辆制动机弹簧技术条件

YB(T) 11-1983弹簧用不锈钢丝

YB/T 110-1997彩色显像管弹簧用不锈钢冷轧钢带

YB/T 138-1998悬挂式弹簧门栓焦炉炉门、炉门框、保护板制造技术条件

YB/T 4234.1-2010高炉煤气放散阀 第1部分: 液压驱动弹簧仓式炉顶煤气放散阀

YB/T 5058-2005弹簧钢、工具钢冷轧钢带

YB/T 5063-2007热处理弹簧钢带

YB/T 5136-1993阀门用铬钒弹簧钢丝

YB/T 5220-1993非机械弹簧用碳素弹簧钢丝

YB/T 5310-2010弹簧用不锈钢冷轧钢带

YB/T 5311-2010重要用途碳素弹簧钢丝

YB/T 5318-2010合金弹簧钢丝

YB/T 5319-2010弹簧垫圈用梯形钢丝

YB/T 5365-2006油淬火-回火弹簧钢丝用热轧盘条

YS/T 571-2009铍青铜圆形线材

YY 0154-2005压力蒸汽灭菌设备用弹簧式安全阀

YY/T 0157-2005压力蒸汽灭菌设备用弹簧式放汽阀

常用材料

弹簧常用材料

(摘自GB/T1239.6-92)

 

标准号

标准

名称

牌号

直径规格(mm)

剪切

模量G(MPa)

推荐硬度HRC

推荐使用

温度℃

性能

GB

4357

碳素弹簧钢丝

25~80

40Mn~70Mn

B级:0.08~13.0

C级:0.08~13.0

D级:0.08~6.0

79000

-

-40~130

强度高,性能好。B级、C级和D级分别用于低、中和高应力弹簧

GB

4358

琴钢丝

60~80

T8MnA~T9A

60Mn~70Mn

G1组:0.08~6.0

G2组:0.08~6.0

F组:2.0 ~5.0

79000

-

-40~130

强度高韧性好的小弹簧,G2组较G1 组强度高,F组用于阀弹簧

GB

4359

阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝

65Mn

70

2.0~6.0

79000

-

-40~150

强度高,性能好。用于内燃机阀门弹簧或类似用途弹簧

GB 4360

油淬火回火碳素弹簧钢丝

55、60、60Mn、65、65Mn、70、70Mn、75、80

A类、B类

2.0~12.0

79000

-

-40~150

强度高,性能好。适用于普通机械用弹簧。B类比A类强度高

GB

4361

油淬火回火硅锰弹簧钢丝

60Si2MnA

A类、B类、C类

2.0~14.0

79000

-

-40~200

强度高,弹性好。易脱碳,高负荷的弹簧。A类B类一般用途,B类C类汽车悬挂

GB

4362

阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝

55CrSi

1.6~8.0

79000

-

-40~250

较强的疲劳强度,较高工作温度,高应力内燃机阀门弹簧或其他类似弹簧

GB

2271

阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝

50CrVA

1.0~10.0

79000

-

-40~210

疲劳强度、温度,高应力内燃机阀门弹簧其他类似弹簧

GB

5218

硅锰弹簧钢丝

60Si2MnA

65Si2MnWA

70SI2MnA

1.0~12.0

79000

45~50

-40~200

强度高,较好的弹性、易脱碳。用于普通机械的较大弹簧

GB

5219

铬钒弹簧钢丝

50CrVA

0.8~12.0

79000

45~50

-40~210

高温时性能稳定,如内燃机阀门弹簧等

GB

5220

阀门用铬钒弹簧钢丝

50CrVA

0.5~12.0

79000

45~50

-40~210

高温时强度性能稳定,较高温度下的弹簧,内燃机阀门弹簧等

GB

5221

铬硅弹簧钢丝

55CrSiA

0.8~6.0

79000

45~50

-40~250

高温时强度性能稳定,用于较高温度下的高应力弹簧

YB(T)

11

弹簧用不锈钢丝

A组:

1Cr18Ni9、

0Cr19Ni10、

0Cr17NI12Mo2

B组:1Cr18Ni9、

0Cr18Ni10

C组:0Cr17Ni8Al

全部

0.8~12.0

71000

-200~300

耐腐蚀、耐高、低温,用于腐蚀或高、低温条件下工作的小弹簧

GB

3121

硅青铜线

QSi3-1

0.1~6.0

41000

HB90~100

-40~120

有较高的耐腐蚀和防磁性能。用于机械和仪表等用弹性元件

GB

3124

锡青铜线

QSn4-3

QSN6.5-0.1

QSn6.5-0.4

QSn7-0.2

0.1~6.0

40000

HB90~100

-250~120

有较高的耐磨损、耐腐蚀和防磁性能。用于机械和仪表等用弹性元件

GB

3134

铍青铜线

QBe2

0.03~6.0

44000

37~40

-200~120

有较高的耐磨损、耐腐蚀、防磁和导电性能。用于机械和仪表等用精密弹性元件

GB

1222

热扎弹簧钢

65Mn

5~80

78000

45~50

-40~120

弹性好,用于普通机械用弹簧

55Si2Mn

55Si2Mn8

60Si2Mn

60Si2MnA

5~80

78000

45~50

-40~200

较高的疲劳强度,弹性好,广泛用于各种机械、交通工具等用弹簧

55CrMnA

60CrMnA

5~80

78000

47~52

-40~250

弹性好,抗高温,用于承受较重负荷的较大弹簧

50CrVA

5~80

78000

45~50

-40~210

高的疲劳强度,抗高温。用于较高工作温度下的较大弹簧

制作工艺

制造设备

弹簧作为工业系统中的一个重要元件,有着很大的使用量,而且种类繁多,因此弹簧的制作有原始的手工制作,逐步走向自动化。

在中国九十年以前,弹簧行业只有很少的专业生产弹簧的机械设备,随着弹簧市场的越来越大,逐渐的专业弹簧设备企业也走进中国,如台湾的东北弹簧机械(EN侨鼎),光弘(KHM)等逐渐占领了主流弹簧生产市场。东北的EN502万能机

弹簧制造设备

,是采用专有的机械机构,方便快捷的生产各种弹簧,异型弹性元件。

光弘的设备是生产压簧和拉簧的高速设备。在国外也有很多专业弹簧设备制造商如瓦菲奥斯,MEC(现ORII&MEC)等。目前国内生产大型弹簧数控热卷机还是空白。弹簧行业在整个制造业当中虽然是一个小行业,但其所起到的作用不可低估。弹簧产销规模的扩大、品种的增加、质量水平的提高也是机械设备更新换代的需要和配套主机性能提高的需要。因此,对于整个国家工业的发展,弹簧产品都起到了重要的作用。

改革开放以来,随着经济趋于全球化和中国制造业大国地位的确立,弹簧的配套需求量激增。加上从事弹簧生产投资额不高,技术门槛较低,投资回收快,从20世纪80年代开始,弹簧生产企业数量迅速增加。截至2010年底,国内从事弹簧制造行业的规模以上企业达724家,从业人员超过10万人,2010年销售收入超过300亿元,利润总额超过16亿元。

弹簧作为竞争十分充分的产品,在市场上,低端产品国内企业有成本优势,价格上有一定竞争力,高端产品外资和合资企业技术占有优势,尖端产品,例如用于治疗心血管疾病的弹性支架,几乎全为国外医疗巨头垄断,国内企业毫无作为。汽车弹簧则是国内外企业市场争夺最白热化的领域,内外资企业互有所长,难分彼此。

弹簧行业已经从过去的价格大战、服务竞争逐步进入到产业链的竞争,而产业链是要靠标准化的手段来完成。尽管该行业的标准体系比较完善,但由于制定的较早,市场需求有着相当的距离,尤其是与日本、欧洲、美国等发达国家相比,现行的国家标准和行业标准还较低,导致国内的弹簧产品在国际市场的竞争力不强,因此,尽快出台与国际接轨的行业新标准是行业需要解决的首要问题。

“十二五”期间,得益于国家的相关政策刺激及相关产业的振兴规划,我国汽车、铁路、仪表仪器等行业均将保持快速稳定发展。另外,一些新兴产业领域如常规武器、核电和飞机制造都缺少不了弹簧的参与,随着中国国力日益强盛,国防科技投入日益充裕,这也是弹簧行业商机的一个重要方面。在良好的外部环境及下游需求稳定增长的背景下,我国弹簧行业将保持快速稳定发展,预计至“十二五”末期,即2015年,我国弹簧产业将销售额有望达到600亿元。

冷成形

1)冷成形工艺一次性自动化才能。冷成形机已开展到12爪。在(0.3~14)mm范围内的钢丝,在8爪成形机能一次成形。成形工艺设备的开展方向:①进步成形速度,主要开展趋向是进步设备的成形速度,即消费效率;②经过进步设备零件的精细性和强化热处置效果来进步设备耐久性;③增加长度传感器和激光测距仪,给CNC成形机停止自动闭环控制制造过程。

2)冷成形工艺范围才能。大线径弹簧卷簧机,最大规格可达 20mm, =2000MPa,旋绕比5。变径或等径料Minic-Block弹簧和偏心弹簧的冷成形工艺还是有局限性。

热成形

1)热成形工艺速度才能。我国在 (9~25)mm规格上的成形仅有CNC2轴热卷簧机,最大速度每分钟17件。与兴旺国度相比之下差距较大。

2)大弹簧热成形工艺控制才能。由于仅有CNC2轴热卷簧机,因而外形控制少三个方向作用,精度差;而且都无自动棒料旋转控制和调整机构,所以热卷弹簧成形工艺程度和才能较低。因此弹簧的精度程度和外表氧化脱碳程度也较低。

弹簧功能

主要功能

①控制机械的运动,如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。

②吸收振动和冲击能量,如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。

③储存及输出能量作为动力,如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。

④用作测力元件,如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度,刚度越大,则弹簧越硬。[3] 

弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件,弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。

测量功能

我们知道,在弹性限度内,弹簧的伸长(或收缩)跟外力成正比。利用弹簧这一性质制成弹簧秤。

复位功能

弹簧在外力作用下发生形变,撤去外力后,弹簧就能恢复状态。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如,许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后,门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品,十分方便。此外,各种按钮和按键也少不了复位弹簧。

带动功能

机械钟表,发条玩具都是靠上紧发条带动。当发条被上紧时发条产生弯曲形变,存储一定的弹性势能。释放后,弹性势能转变为动能,通过传动装置带动转动。在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。

缓冲功能

在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧,利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。

发声功能

当空气从口琴,手风琴中的簧孔中流动时,冲击簧片,簧片震动发出声音。

紧压功能

观察各种电器开关会发现,开关的两个触头中,必然有一个出头装有弹簧,以保证两个出头紧密接触,是导通良好。如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变大,严重时还会是接触处的金属融化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保持到同良好。在盒式磁带中,有一块磷青铜的簧片,利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉,另一方面是当最前面的钉被推出后,可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出,这样,就能自动的将一个个钉推到最前面,直到钉全部推出为止。许多机器自动供料,自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外,像夹衣服的夹子,圆珠笔,钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。

检测设备

有各种规格的弹簧拉压试验机,弹簧疲劳试验机,理化金相分析,不同规格的探伤设备、材料扭转抗拉试验机等。

弹力测试

4注意问题

由于受产品结构限制,多股簧一般具有强度高、性能好的特点。要求其材料在弹簧强度和韧性上对最终性能予以保证。

多股簧在加工过程中,应注意的是:

1、支承圈根据产品要求可选用冷并和热并两种方法。采用热并方式不允许将簧加热至打火花或发白,硅锰钢温度不得高于850℃。支承圈与有效圈应有效接触,间隙不得超过圈间公称间隙的10%。
  2、多股簧特性可由调整导程决定,绕制时索距可进行必要调整。拧距可取3~14倍钢丝直径,但一般取8~13倍为佳。其簧力还与自由高度、并端圈、外径及钢丝性能等有密切关系,可通过调整其中某项或几项予以改变。
  3、不带支承圈的弹簧和钢丝直径过细的弹簧不应焊接簧头,但端头钢索不应有明显的松散,应去毛刺。凡需焊接头部的多股簧,其焊接部位长度应小于3 倍索径(最长不大于10毫米)。加热长度应小于一圈,焊后应打磨平滑,气焊时焊接部位应进行局部低温退火。
  4、弹簧表面处理一般进行磷化处理即可,也可进行其它处理。凡要进行镀层为锌与镉时,电镀后应进行除氢处理,除氢后抽3%(不少于3件)复试立定处理,复试中不得有断裂。弹簧应清除表面脏物、盐痕、氧化皮,方法可采用吹砂或汽油清洗的办法,但不能采用酸洗。
  5、重要弹簧紧压时间为24小时,普通弹簧为6小时或连续压缩3~5次,每次保持3~5秒。紧压时弹簧与芯轴的间隙以芯轴直径的10%为宜,间隙过小则难于操作,间隙过大则易使弹簧发生弯曲变形。紧压时若其中一件弹簧折断,则其余应重新处理。
  6、对于H0/D2值较大的多股簧,在热处理时应注意其变形问题,考虑是否穿芯轴且应注意摆放方式,选用适宜的热处理设备。在可进行修复条件下,可进行多次回火和热压以达到目的。

 


关键词