弹簧选型设计
气弹簧介绍及选型计算
气弹簧介绍及选型计算气弹簧使用指南一、气弹簧综述气弹簧是一种弹性元件，可以起到支撑、缓冲、制动、高度调节和角度调节等功能。
气弹簧的基本原理是在密闭的缸体内充入具有一定压力的氮气和油、或油气混合物，进而利用作用在活塞杆或活塞截面上的压力使气弹簧产生推力或拉力。
与机械弹簧相比，气弹簧的力-位移曲线斜率很小，在整个运动行程中力值基本保持不变。
根据气弹簧的结构和功能，气弹簧主要有自由型气弹簧、自锁型气弹簧、随意停气弹簧、牵引式气弹簧和阻尼器几种。
自由型气弹簧（压缩气弹簧）只有伸展和压缩两种状态，在行程中无法自行停止，主要起支撑作用。
该类气弹簧有恒阻尼和变阻尼两种结构，在汽车、工程机械、纺织机械、印刷机械、办公家具等行业得到广泛应用。
自锁型气弹簧（升降可锁定气弹簧、角调可锁定气弹簧）通过其内部的阀门可以将气弹簧锁定在行程的任意位置。
根据内部结构的不同，该类气弹簧有弹性锁定、压缩刚性锁定、拉伸刚性锁定、压缩拉伸双向刚性锁定等类型。
自锁型气弹簧同时具备支撑、高度和角度调节的功能，而且操作方便灵活，结构简单。
因而在医疗设备、家具、汽车等行业得到广泛应用。
随意停气弹簧（平衡气弹簧）通过其内部特殊的平衡阀机构，加上合理的外界负载设计，可以使气弹簧停在行程中的任意位置，但没有额外的锁紧力，它的特点介于自由型气弹簧和自锁型气弹簧之间。
主要应用在厨房家具、医疗器械、电子产品等行业。
牵引气弹簧（拉伸气弹簧）是一种特殊的气弹簧。
与其他气弹簧不同的是，牵引式气弹簧的自由状态在最短的位置，受到牵引时从最短处向最长处运行。
牵引气弹簧中也有相应的自由型、自锁型等产品。
阻尼器通过活塞上的阻尼结构可使阻尼力随着运动速度而改变，可以明显地对相连的机构的速度起阻尼作用。
该类产品有多种结构以适合不同的用途，在汽车、家电产品、医疗设备上都用得比较多。
二、气弹簧型号标记方法气弹簧的标记由1代号、2活塞杆直径、3缸体外径、4行程、5伸展长度、6活塞杆端接头形式与缸体端接头形式、7最小伸展力组成。
弹簧的选型计算
弹簧的选型计算一、弹簧选择的原则一般来说，弹簧的选择要考虑以下因素：1、行程空间：如果行程空间很小，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
2、负荷持久能力和抗震性：如果弹簧负荷持久能力较差，可以考虑采用增强圆簧或锣形弹簧。
3、负荷类型：如果是静负荷，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
如果是动负荷，可以考虑选用锣形弹簧。
4、弹簧变形：如果弹簧的变形量太大，可以考虑采用增强圆簧和锣形弹簧。
5、弹簧特性：如果要求弹簧具有很好的弹性特性，可以考虑使用增强圆簧和锣形弹簧。
6、受力方向：如果要求弹簧以受力方向为垂直方向，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
二、弹簧选择的计算1、弹簧额定负荷(F)：弹簧的额定负荷是根据应用要求确定的。
负荷可以绝对值，也可以根据弹簧的承载能力而计算。
2、弹簧受力方向(D)：根据实际应用，可以确定弹簧受力的方向，如水平、垂直等。
3、合适的行程(S)：行程即弹簧在受力方向上变形时的变形量，一般认为行程不宜超过弹簧长度的1.5倍。
4、弹簧长度(L)：根据行程量、受力方向和弹簧特性等，可以确定弹簧的长度。
5、弹簧类型(T)：根据负荷、受力方向和行程可以确定合适的弹簧型号，如圆簧、增强圆簧、锣形弹簧。
6、弹簧材料(M)：根据弹簧的应用环境、使用情况和受力类型来选择合适的弹簧材料，如钢材、有机纤维等。
7、弹性模量(E)：根据弹簧材料的性能和使用要求，可以查表确定弹性模量值。
8、弹簧系数(K)：根据负荷、受力方向、弹簧特性等，可以确定弹簧系数。
9、弹簧变形量(Δx)：根据弹簧的额定负荷、弹性模量和弹簧长度等，可以计算出弹簧的变形量。
三、弹簧选择的总结弹簧的选型，需要考虑多方面的因素和计算。
在选择弹簧的过程中，要根据实际应用要求，选择最适合的弹簧型号和材料，并进行计算，以保证弹簧的正常使用。
氮气弹簧选型计算
氮气弹簧选型计算
氮气弹簧是一种常用于工业、机械等领域的弹性元件，它具有体积小、重量轻、刚度大、稳定性好等特点。
选择合适的氮气弹簧对于设备的运行稳定性和效率至关重要，因此进行选型计算是必不可少的。
氮气弹簧的选型计算需要考虑多方面因素，包括负载情况、行程要求、安装方式、环境温度等。
其中，负载情况是最为重要的参数，它决定了弹簧的刚度和变形程度。
在进行选型计算时，需要先确定负载情况，再根据负载情况确定所需的刚度和行程要求。
一般来说，负载情况可以分为静态负载和动态负载。
静态负载是指弹簧所承受的常数负载，动态负载则是指弹簧所承受的变化负载，例如震动、冲击等。
在确定负载情况时，需要考虑弹簧所承受的最大负载、最小负载、平均负载等因素，并结合设备的实际工作情况进行综合考虑。
在确定负载情况后，需要根据负载情况确定所需的刚度和行程要求。
刚度是指弹簧在负载作用下的变形程度，通常用弹性系数来表示。
行程要求则是指弹簧所需的压缩或拉伸行程，通常根据设备的实际工作情况来确定。
最后，在确定所需的刚度和行程要求后，需要根据弹簧的型号和参数进行选型计算。
一般来说，氮气弹簧的选型计算需要考虑的参数包括弹簧的内径、外径、长度、最大压力、最大行程等参数，根据设备的实际工作情况，选择合适的型号和参数进行选型计算。
总之，氮气弹簧的选型计算需要综合考虑多方面因素，包括负载
情况、行程要求、安装方式、环境温度等，通过合理的选型计算，可以保证设备的运行稳定性和效率。
扭转弹簧选型标准
扭转弹簧选型需要考虑以下几个标准：
1.弹簧直径：根据需要承受的负载和变形量选择合适的弹簧直径。
弹簧直径过小，可能导致弹簧疲劳失效；直径过大，则会增加成本和重量。
2.弹簧线径：弹簧线径影响弹簧的强度和刚度。
线径过细，会导致
弹簧容易损坏；线径过粗，则会增加弹簧重量和成本。
3.弹簧圈数：弹簧圈数越多，弹簧刚度越大，但同时也会增加弹簧
重量和成本。
根据实际需求选择合适的弹簧圈数。
4.弹簧材料：不同的弹簧材料具有不同的特性，如弹性模量、耐腐
蚀性、抗疲劳性等。
根据应用场景选择合适的弹簧材料。
5.弹簧旋向：对于有扭矩要求的应用，需要选择合适的弹簧旋向，
以确保弹簧的扭矩稳定性。
6.弹簧精度：对于需要精密控制变形量的应用，需要选择高精度的
弹簧，以确保弹簧的使用寿命和精度。
这些选型标准需要综合考虑，以选择最适合应用场景的扭转弹簧。
如果需要更详细的选型建议，可以咨询专业的弹簧制造商或弹簧工程师。
CAESAR II 中的弹簧选型
以前的选择 – 5: 模型中可能的选择
程序可能选择刚性约束、弹簧支吊架或者恒 力弹簧支吊架。 所有管道系统都涵盖这三种支吊架：
刚性约束 代表一个刚性的垂直约束 弹簧 表征一个柔性的垂直约束（K=弹簧选型刚度） 和一个预加荷载的组合（计算出的安装荷载） 恒力支吊架 代表一个向上的支撑力，并会在约束 报告中列出
21
© Intergraph 2013
输入界面 – 特别设置 Hanger Design Control Data (1/2)
多工况设计选项(总共13个选项)
基于独立的工况设计 (#1 - #9) 基于最大的工作荷载设计 基于最大的行程设计 基于平均的载荷在位移行程设计 基于最大的载荷和行程设计
32
© Intergraph 2013
管道输入界面 – 设计数据(2/3)
33
© Intergraph 2013
管道输入界面 – 设计数据(2/3)
弹簧表
CAESAR II提供33个制造商弹簧表 所有都包含3个种类 (如：短程，中程，长程) 有些存在4个
Hanger Manufacturers in CAESAR II
28
© Intergraph 2013
输入界面 – 通用 Hanger Design Control Data (2/2)
弹簧表
选择33个弹簧表中的一个
选项框 (more later)
延展范围 – 超越推荐范围以外 冷载 – 冷态载荷选弹簧，可用于调试设备 热载居中 – 尝试选择更好的弹簧
用户可以在4个不同的地方指定不同部分的弹簧选 型数据
弹簧设计标准
弹簧设计标准
弹簧是一种常见的机械零部件，广泛应用于汽车、家电、机械设备等领域。
弹簧设计的好坏直接影响着产品的使用性能和寿命。
因此，制定弹簧设计标准对于保证产品质量具有重要意义。
首先，弹簧设计标准应包括材料选用的规定。
弹簧的材料种类繁多，常见的有优质碳素钢、合金钢、不锈钢等。
不同的材料具有不同的弹性模量、屈服强度和疲劳寿命，因此在设计弹簧时需要根据使用环境和工作要求选择合适的材料。
同时，弹簧的材料应符合国家标准，具有一定的可焊性和热处理性能，以确保产品质量和安全性。
其次，弹簧设计标准还应包括弹簧的结构设计要求。
弹簧的结构设计应考虑到受力情况、工作环境和产品要求等因素，合理确定弹簧的直径、圈数、螺距和形状等参数。
此外，弹簧的端部设计也是关键，端部的加工和连接方式应符合标准，以确保弹簧在使用过程中不会出现断裂或变形等问题。
另外，弹簧设计标准还应涵盖弹簧的性能测试方法和标准。
弹簧的性能测试包括拉伸试验、疲劳试验、硬度测试等，这些测试方法应符合国际标准或行业标准，以保证测试结果的准确性和可比性。
同时，弹簧的标准化生产也是设计标准的重要内容，包括弹簧的加工工艺、质量控制和产品标识等方面的规定。
最后，弹簧设计标准还应包括弹簧的安装和使用说明。
这些内容应包括弹簧的安装位置、安装方式、使用注意事项和维护保养要求等，以确保弹簧在产品中的正常使用和维护。
综上所述，弹簧设计标准是保证产品质量和安全性的重要保障，设计标准的完善将有利于提高产品的竞争力和市场认可度。
因此，企业应根据产品的实际情况和市场需求，制定科学合理的弹簧设计标准，并不断完善和提升，以满足不断变化的市场需求。
弹簧选型设计范文
弹簧选型设计范文弹簧是一种常见的机械元件，具有优异的弹性特性，广泛应用于各个行业、产品中。
弹簧的选型设计是确保产品能够满足所需的弹性要求的关键步骤之一、本文将介绍弹簧选型设计的一般步骤和考虑因素，并讨论几个实际应用的案例。
1.确定工作环境和条件：首先需要了解弹簧将要使用的工作环境和条件，包括温度、湿度、腐蚀性、振动等因素。
这些因素将影响弹簧的材质选择和耐久性要求。
2.确定载荷和变形要求：需要明确弹簧所承受的负荷大小、载荷类型（压缩、拉伸、扭转等）以及变形要求（工作行程、最大压缩、最大拉伸等）。
这些参数将决定弹簧的弹性系数和尺寸。
3.选择材料：根据工作环境条件和载荷要求，选择合适的材料。
弹簧常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢、铜合金等。
不同的材料具有不同的弹性模量、硬度和耐腐蚀性能，需要根据具体要求进行选择。
4.计算设计参数：根据负荷要求、变形要求和材料性能，计算出合适的设计参数，包括弹簧的直径、线径、有效圈数、自由长度等。
这些参数的选择需要考虑弹簧的刚度、强度和耐久性等因素。
5.弹簧制造：根据设计参数，制作弹簧的样品或批量生产。
制造过程中需要注意材料的选择、加工工艺的控制以及确认弹簧的质量。
1.载荷和变形要求：选择弹簧的类型（压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等）和尺寸，以满足工作载荷和变形要求。
2.弹性系数和刚度：根据负荷和变形要求，选择合适的弹簧材料和尺寸，以获得所需的弹性系数和刚度。
3.耐久性：根据工作环境和条件，选择合适的弹簧材料和表面处理，以提高弹簧的耐久性和耐腐蚀性。
4.安全系数：在设计弹簧时应考虑安全系数，以确保即使在负荷超过设计负荷时，弹簧也能继续正常工作并不会发生失效。
以下是几个弹簧选型设计的实际应用案例：1.汽车避震器弹簧：汽车避震器弹簧是一种压缩弹簧，用于减震和支撑车身。
选型设计时需要考虑车身质量、路况和行驶速度等因素，以确定弹簧的类型、尺寸和材料，以获得所需的减震效果和舒适性。
弹簧选型设计 ppt课件
0.442 38691. 38981.
0. 6539. 86.315
LOAD VARIATION = 1%
54.671 20550.
25554.
0. 915. 137.329
LOAD VARIATION = 20%
91.539 47439. ****** CONSTANT EFFORT SUPPORT *****
弹簧支吊架设计
先加弹簧再加冷紧
2030 1 ZH1 14 13.005 24313. 30691.
0. 4904. 32.588
CHINAБайду номын сангаасOWER 2060 2 ZH1 15
CHINAPOWER 2077 2 ZH4 13
CHINAPOWER 2085 1
LOAD VARIATION = 21%
弹簧支吊架设计 弹簧支吊架设计基本步骤
1. 计算弹簧荷载 2. 确定垂直方向位移 3. 从厂家弹簧表中选弹簧 4. 确定弹簧支吊架的理论安装荷载 5. 校核弹簧的行程和荷载变化率
弹簧支吊架设计
弹簧支吊架设计条件
热载——操作状态下的弹簧荷载。由管道的自重、保温、介质重量、阀 门/法兰等刚性件的重量计算得来。
CHINAPOWER 3077 2 ZH4 13
0.442 38691. 69.671 19177.
LOAD VARIATION = 21%
38981.
0. 6539. 86.315
LOAD VARIATION = 1%
25554.
0. 915. 137.329
CHINAPOWER
LOAD VARIATION = 25%
簧位置。
弹簧支吊架设计 自动设计弹簧选项
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AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
Hanger vs Restraint
（选弹位移不考虑刚度影响）
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
Hanger vs Restraint
（选弹位移考虑刚度影响）
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 自动设计弹簧选项
多工况弹簧设计
单个支架位置的多弹簧选择
计算实际安装载荷
AECsoft
用户自定义的选弹热载
2020/5/28
弹簧支吊架设计 弹簧设计中的载荷工况设置
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 在CAESAR II中添加弹簧支吊架
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
考虑冷紧的弹簧设计
当冷紧和弹簧设计在同一个管系模型出现时需要特殊考虑，冷紧需要 在载荷分配工况被删除，在弹簧行程计算的操作工况再加进来。这个问 题通常出现在管道竖直方向冷紧附近的一个或几个弹簧处。
中间位置。
刚性支架的位移标准-当竖直位移小于
给定值时用刚性支架替换弹簧。
最大允许行程限制-当竖直位移大于给定值，
选用恒力弹簧替换可变弹簧。
2020/5/28
弹簧支吊架设计 弹簧输出报告
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
计算选弹位移考虑弹簧刚度的影响
考虑弹簧刚度对选弹位移的影响
一般计算选弹位移不考虑弹簧刚度的影响。如果管道柔软，弹簧刚度大 ，忽略弹簧刚度会导致实际的弹簧热载不同理论计算结果。CII提供工况定义 中选择“as designed” 来包含弹簧刚度对选弹位移的影响。（用户也可以在 配置界面中选择“Include Travel cases to default to ”As Designed“.) 如果用 户选择该方法，弹簧报告告诫用户现场调整冷载和弹簧报告冷载（Field Installed load）一致。
可变弹簧支吊架是一个能够提供一个随垂直位移变化的支承力的竖直 螺旋弹簧。
注：弹簧支承力的变化将导致荷载转移到相连的设备或邻近弹簧上。从
而它使管系的应力增加。
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 弹簧支吊架设计基本步骤
1. 计算弹簧荷载
2. 确定垂直方向位移
3. 从厂家弹簧表中选弹簧
4. 确定弹簧支吊架的理论安装荷载
弹簧支吊架设计
弹簧设计控制数据
针对整个系统的宽泛的弹簧设计准则
弹簧设计的全局控制
设计数据默认值：
用于弹簧设计的热态工况数量 （一个） 允许使用短程弹簧（允许） 载荷变化率许用值（25%） 选用的弹簧表（1-ANVIL）
附加的设计准则：
计算实际安装载荷 刚性支架位移准则 最大许用行程范围 多工况选项
AECsoft
以上所列所有值对任一单个的弹簧设计控制表格进行控制
2020/5/28
弹簧支吊架设计 激活弹簧设计窗口
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 简单的弹簧支吊架
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 弹簧支吊架生根在管道或容器上
理论冷态荷载——在热载的基础上加上或减去所选弹簧等级与行程距离 的乘机。
实际冷态荷载——应用管系的空管重量、弹簧的初始荷载及弹簧等级计 算得出的荷载。一般情况下只被用于冷态校核弹簧。
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
荷载变化率——弹簧荷载达到热载时的荷载变化率
荷载载变化
弹簧等级 弹簧行程
冷热载荷完全落在弹簧的工作范围内 载荷变化率的计算值小于给定值 所选弹簧尺寸满足最小净空要求 如果单个弹簧不符合要求，软件自动选择两个弹簧并联
如果两个弹簧不符合要求，软件将选择恒力弹簧 CAESAR II软件将弹簧等级和理论安装载荷输入到其它载荷工况的弹
簧位置。
AECsoft
2020/5/28
热载
100
%
热载 冷载 热载
100
%
制造商推荐值为25% （MSS SP-58） 其它：常规管道为25%，高危管道为10%
注：恒力弹簧支吊架许用荷载变化率为6%
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 CAESAR II中弹簧的自动设计
运行载荷分配工况（支架热载） 运行操作态工况（弹簧支架行程） 弹簧表选弹簧
AECsoft
5. 校核弹簧的行程和荷载变化率
2020/5/28
弹簧支吊架设计
弹簧支吊架设计条件
热载——操作状态下的弹簧荷载。由管道的自重、保温、介质重量、阀 门/法兰等刚性件的重量计算得来。
弹簧行程——弹簧运行工况下的垂直位移范围。安装态位置与操作态下 总的行程距离。
弹簧等级——对于被选弹簧来说为常量，单位为N/m。
CAESAR II
弹簧支吊架设计
AECSOFT 北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司
2010
弹簧支吊架设计
弹簧设计基础理论 CAESAR II中的支吊架设计 输入数据示例 输出数据 实际案例分析 备注
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 为什么选用弹簧支吊架？
AECsoft
在热胀导致管线存在竖直方 向位移处，弹簧支吊架提供 支撑力。
2020/5/28
弹簧支吊架设计 恒力弹簧支吊架
恒力弹簧支吊架在这个的位移变化范围内能够提供一个恒定的支承力 。
理论上恒力弹簧的荷载变化率应该为零，但实际上荷载变化率最高可 达到6%。
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 可变弹簧支吊架
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计 容器带给弹簧支吊架的位移
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
弹簧附近的固定/约束
可以释放弹簧节点4倍或5倍范围内的任意的固定或约束
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
用户自定义弹簧的工作载荷
为什么定义工作载荷？
释放点没有减下管嘴载荷。 计算弹簧的热载没有完全的减少管嘴的载荷。 （热载计算值=2376lb）尝试新的热载4500lb。
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计多工况设来自选项AECsoft2020/5/28
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/5/28
弹簧支吊架设计
AECsoft
设计选项
极限范围-允许应用弹簧表中的弹簧极
限范围。
冷态吊零-选用冷态吊零方式作为选弹依据。
热载居中-当一个弹簧定型后，热态载
荷应该落到整个载荷范围的