弹簧的选型于校核
安全阀弹簧的应力校核
安全阀弹簧的应力校核周碧;王秋林【摘要】Through analyzing the spring stress calculation formula, and combining the design experience and practical applica-tion of safety valve spring from foreign supplier, as well as the result of fatigue test of trial-produce springs, the paper discus-ses the reasonable methods of spring stress check for safety valve.%通过对弹簧应力计算公式的分析，结合国外安全阀弹簧供应商的设计经验和国外弹簧产品的实际应用情况，以及试制弹簧的疲劳试验情况，探讨了安全阀弹簧应力校核的合理方法。
【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P142-144)【关键词】安全阀弹簧;应力校核;曲度系数;弹簧计算【作者】周碧;王秋林【作者单位】滨特尔流体控制上海有限公司，上海201712;上海阀门厂有限公司，上海 201814【正文语种】中文【中图分类】TH130 引言安全阀作为超压保护装置，在石油化工、核电、火力发电、军工科研等领域得到广泛应用。
弹簧载荷式安全阀的开启、关闭是通过弹簧实现自动控制，在各种工作状态下，弹簧始终处于压缩状态，因此加载安全阀的弹簧绝大部分选用圆柱螺旋压缩弹簧。
弹簧是安全阀产品中关键的零件，弹簧对安全阀性能稳定性和产品可靠性及阀门产品的成本有很大影响。
安全阀弹簧设计计算时，一般要根据弹簧刚度、弹簧力或弹簧变形量(弹簧的工作范围)、弹簧自由高度、弹簧最大外径等已知条件以及一些约束条件进行弹簧计算，以决定弹簧的钢丝直径、弹簧中径、有效圈数和总圈数、弹簧节距等，弹簧计算中包括了弹簧应力校核，详细的弹簧设计计算见GB/T 23935《圆柱螺旋弹簧设计计算》。
弹簧强度校核公式
弹簧强度校核公式好的，以下是为您生成的文章：咱先来说说弹簧这玩意儿，它在生活里那可是到处都有。
就像我上次去修自行车，师傅换那个刹车弹簧的时候，我就在旁边瞅着。
嘿，就那么个小小的弹簧，作用可大了去啦！要说弹簧强度校核公式，这可是个重要的东西。
就好比你要盖房子，得先知道这房子能承受多大的重量，弹簧也是一样。
咱们常见的弹簧，有压缩弹簧、拉伸弹簧等等。
那怎么判断一个弹簧行不行呢？这就得靠强度校核公式啦。
弹簧强度校核公式里面，涉及到好多参数呢。
比如说弹簧的材料、直径、圈数、工作载荷啥的。
就拿那个自行车刹车弹簧来说，要是它的强度不够，那刹车可就不好使啦，说不定还会出危险。
咱先看看压缩弹簧的强度校核。
这就好比你使劲儿压一个弹簧，得算算它能不能承受住这股压力。
这里面有个切应力的概念，就像是弹簧内部的一股“抵抗力”。
拉伸弹簧也有类似的道理。
你把弹簧拉长，它也得能撑得住才行。
要是随便一拉就断了，那可就麻烦了。
给您举个例子啊，假设咱有一个压缩弹簧，材料是某种钢材，直径是 5 毫米，圈数是 10 圈，工作载荷是 100 牛顿。
通过公式一算，就能知道这个弹簧在这种工作条件下会不会出问题。
在实际应用中，可不能马虎。
有时候一个小弹簧出了差错，可能整个机器就没法正常运转了。
我记得有一次在工厂里，就是因为一个弹簧的强度没校核好，结果一台设备老是出故障，耽误了好多事儿。
而且啊，不同的工作环境对弹簧的要求也不一样。
高温、低温、潮湿，这些条件都可能影响弹簧的性能。
所以在进行强度校核的时候，都得考虑进去。
再比如说，汽车里的减震弹簧。
那要是强度不够，车子开起来就会颠簸得厉害，坐着可不舒服啦。
总之，弹簧强度校核公式虽然看起来有点复杂，但它真的很重要。
咱们得认真对待，不能瞎搞。
就像那个自行车刹车弹簧，小小的一个弹簧，关系到咱们的出行安全呢！希望您通过我的这番讲解，能对弹簧强度校核公式有个更清楚的认识。
可别小看了这小小的弹簧，里面的学问大着呢！。
弹簧校核终极版
7. 离合器膜片弹簧设计7.1 膜片弹簧的结构特点膜片弹簧在结构形状上分为两部分。
在膜片弹簧的大端处为一完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子，和一般机械上用的碟形弹簧类似，故称作碟簧部分，实际起到弹性作用。
其工作原理为：沿轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形。
另一部分是径向开槽部分，像一圈伸出的手指，其作用是作为分离杆，又称分离指。
分离爪与碟簧部分交界处的径向槽较宽，呈长方圆形孔，一方面可以减少分离指根部的应力集中，另一方面又可用来安置销钉固定膜片弹簧。
分离指根部的过渡圆角R ＞4.5。
7.2 膜片弹簧的加载方式和变形由于膜片弹簧采用推式结构，故其正装。
离合器在分离和接合时，膜片弹簧的加载情况不一样，相应的有两种加载方式和变形情况（如图7-1）：图7-1 膜片弹簧在不同工作状态时的变形(a)自由状态 (b)压紧状态 (c)分离状态1．自由状态当离合器盖总成未与飞轮装合以前，膜片弹簧近似处于自由状态，膜片弹簧对压盘无压紧作用。
2．接合状态当离合器盖总成与飞轮装合时，离合器盖前端面向飞轮前端面靠拢。
此时，离合器盖通过支点o 对膜片弹簧施加载荷1P ，膜片弹簧逐渐变形直到离合器盖和飞轮完全贴合为止，此时为接合状态。
同时在压盘处也作用有一载荷1P ，把1P 称作压紧力。
支点o 和压盘接触处之间的高度变化称作大端变形1λ，膜片弹簧分离轴承相对于压盘高度的变化称之为小端变形2λ。
3．分离状态分离轴承以2P 力作用在膜片弹簧的小端，当力达到一定值时，膜片弹簧被压翻。
分离时在膜片弹簧的大端处及小端处将进一步产生附加变形f 1λ和f 2λ。
此时膜片弹簧大端处的变形111b f λλλ=+。
7.3 膜片弹簧的弹性变形特性如前所述，膜片弹簧起弹性作用的部分是其碟簧部分。
碟簧部分的弹性变形特性和螺旋弹簧是不一样的，它是一种非线性的弹簧，其特性和碟簧的原始内截锥高H 及弹簧片厚度h 的比值H/h 有关。
不同的H/h 值可以得到不同的弹性变形特性。
史上最好用机械计算与非标选型—弹簧校核计算合集
判断是否失稳
稳定,无需计算稳定性
不稳定系数Cu
0.25
图1
3，压缩弹簧稳定 稳定临界载荷Fc(N) 性(拉伸弹簧不做) 实际负载压F(N)
1580.00 2000
判断稳定性
稳定，无需计算稳定性
说明：
如果F>Fc，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fc的大小，使其
大于负载F之值，以保证弹簧的稳定性。
若受结构限制而不能改变参数时，就应该参照图2加装图b、c所示
[τ](Mpa)
III类弹簧 570
740
710
拉伸弹簧 I类弹簧
285
370
360
许用切应 II类弹簧 325
420
408
[τ](Mpa)
III类弹簧 380
495
475
扭转弹簧 I类弹簧
455
590
570
许用弯应 II类弹簧 570
740
710
[σp](Mpa
III类弹簧 710
925
890
图1，不 稳定系数
参数
数值 不锈钢丝
I
附表 弹簧 钢抗拉强 载荷性质： I=无限疲劳寿命，交变载荷次 数>106，如内燃机气门弹簧、 电磁制动器弹簧；
弹簧线径d(mm) 抗拉强度σb(MPa)(右表) 扭转弹簧许用弯应[σp](MPa) 压缩弹簧许用切应[τ](MPa) 拉伸弹簧许用切应[τ](MPa)
II=有限疲劳寿命，交变载荷 1320 次数103~105,如一般车辆弹簧
铬钒钢50/55/60CrVA
不锈钢丝 302,304,316
锡硅青青铜铜线线 QQSSnn43，-1QSn6.5， QSn7
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
浅谈制动踏板回位弹簧设计及校核
b1 α
初始位置 /FREE SITE
α1
图 7 弹簧特性曲线图
扭矩（N.m） 14
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
弹簧特性曲线图
角度 / °
图 8 弯曲应力疲劳极限图
σmax/σb r 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
最大工作位置 MAX WORK SITE
装配位置 /ASSY SITE
a1
图 5 弹簧部分参数
H0 t
该刚度偏大，故取弹簧圈数 n’=5 此 时 弹 簧 刚 度 T’（N.mm/ °） = （E*1000*d^4）/（3367*D*n’）=55.6 最小工作扭矩时扭转角 α1（°）= Tmin/ T’=7.7。该角度即为工作角度 . 此时弹簧自由长度 H0（mm） =n’*t+ d， 踏板运动到极限位置时，弹簧中径减少值 △ D（mm） =（α+α1）* D/（360*n’）， 踏 板 转 轴 直 径 Do 需 满 足 Do<D△ D=32.44 此时踏板转轴直径为 30，满足要求。 此时我们已得到踏板回位弹簧的关键设计 参数，参数值如下 弹 簧 钢 丝 直 径 d（mm）=3.5， 弹 簧 圈 数 n’=5，工作角度 α1（°）=7.7， 弹簧刚度 T’
图 1 拉簧 图 2 扭簧
图 3 回位弹簧布置位置
AUTO TIME 67
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圆柱压缩弹簧的设计计算及校核
圆柱压缩弹簧的设计计算及校核圆柱压缩弹簧是一种常见的弹簧类型，广泛应用于机械设备中。
它主要由圆柱形的弹簧线圈组成，其功能是在受到外力作用时，通过弹性变形来储存能量，并且在力消失后恢复原状。
在设计和校核圆柱压缩弹簧时，需要考虑以下几个方面：1.弹簧的设计参数：-弹簧的自由长度：即未受压时的长度；-弹簧的线圈直径：即每个线圈的外径；-弹簧的导线直径：即线圈的钢丝直径；-弹簧的线圈数目：即线圈的总数目；-弹簧的材料：如弹簧钢，需要知道其弹性模量和屈服强度等参数。
2.弹簧的计算方法：-圆柱压缩弹簧的刚度计算公式：k=(Gd^4)/(8D^3n)，其中k为弹簧的刚度，G为材料的剪切模量，d为弹簧线圈直径，D为弹簧外径，n为弹簧的线圈数目；-弹簧的最大受力：由于弹簧在使用中可能承受较大的压力，需要计算出最大可承受的受力；-弹簧的最大压缩量：在设计时需要根据使用场景确定弹簧的最大压缩量，以确保其正常工作。
3.弹簧的校核方法：-校核弹簧的刚度：通过比较计算得到的刚度值和要求的刚度范围来判断是否满足要求；-校核弹簧的受力：将最大压力与最大受力进行比较，确保弹簧在工作过程中不会超过其承受范围；-校核弹簧的安全系数：根据设计要求，计算弹簧的安全系数，通常要求安全系数大于1.5以上。
在进行圆柱压缩弹簧的设计和校核时-弹簧的工作条件：根据弹簧的工作条件确定合适的设计参数，包括材料选择、弹簧尺寸等；-弹簧的应力分析：根据受力情况，分析弹簧在工作过程中的应力情况，确保其不会超过材料的屈服强度；-弹簧的设计细节：考虑到弹簧的安装和使用方便性，需要设计合适的弹簧端部形状，以及必要的支撑结构，以确保弹簧的正常工作。
综上所述，圆柱压缩弹簧的设计和校核涉及到弹簧的设计参数、计算方法和校核方法等方面的内容。
在进行设计和校核时，需要综合考虑弹簧的工作条件和要求，以确保弹簧能够正常运行并满足使用需求。
载重汽车前钢板弹簧设计与强度校核
汽车在 实际 的设计 中需要对 其钢板 的弹簧设计水 平和效 的长度标准 。 ５ 钢板宽度面积 的确认 实 际车轮和车 身之 间的有效距 离 ，对实 际有效 运 行水平 进行 根据车辆 的实际高度 ，悬挂质量水平 ，以 １ ０ 片弹簧为计 △ 口 理 的分析 ，完 善钢板 弹簧构 架实际 的设计方 式 ，逐步 减轻 量标准 ，确定实 际宽度 ｂ ，控制弹簧 的刚性度和强度 ，按照可 弹 簧 的维修水平 ，降低 弹簧 的损伤效果 ，提高 钢板 弹簧 的伸 以承 受 的最大 系数标 准进行 修正处 理 ，保证 实际计算 钢板弹 缩 速度 ，确保钢板弹簧在实际应用中 的有效性 。 簧 的综合性管型距离 。 钢板弹簧的基本－ ｌ 生 能数据分析 １ 强度数 据计 算分析 在 钢板弹簧 数据 中，需要 根据实 际的满载 状 态进行 汽车 负 载荷水 平 的测 试分析 ，明确计算 钢板载 荷量 确 定悬架 的 静 止度 ，确定汽车偏 频范 围。根 据 实际静 绕的 取值 范 围，对 汽 车 的出能量和 动能量进 行准确 的分析 ，明确 实 际存储 能量 的 取值范 围。 ２ 断面形状 的分析 按照 弹簧断面 的具体形状 ，可 以准确 的分析 实际弹簧 的 图 载重汽车前钢板弹簧承重 曲线 图 疲劳 强度 。常用 的弹 簧板材料 是热压 弹簧扁 钢。采用矩 形 断 二 钢 板弹簧的应力验算标准和模 式 面 的钢板 ，其中性轴 具有 良好 的控 制标准 。在工作过 程 中 ， ｌ 钢 板弹簧 的实 际应力标 准需 要 以三维 软件进 行建 立 ， 面 受拉 力作用 ，压 力和拉 力产生 绝对值 ，保 证实 际的矩形 按照模 型要求进 行载荷的处理 ， 确定其实际需要的位移范围 ． 断面形状 的合理性 。 应 力计 算数据 图。参考机械 设计 手册 ，分析 其 中相关 的应 力 ３ 钢弹簧满载弧度标准 的确定 范 围 ，明确 钢板 的最 大位 置变 量 ，按照钢板弹簧的应力标 准 ， 按照满载高度的指标 ， 对钢板弹簧实 际的车轴进行分析 。 对 实际 的验算水平 进行合 理 的分 析 ，确定 实际 的最 小应力 范 汽车 满载状 态下 ，钢板 弹簧表 面和两端 链接处 是其 最大差 。 围， 尽可 能的控制超应力 的相关 内容 ， 不 断的完善 验算过程 ， 按照 汽车给定 的高度 标准 ，当弹簧在 固定对称 的位置 上 时， 确定 实 际的验算标 准 ，提升 弹簧 钢板的应 力有效水 平 。载重 车架高度需要有足够的绕度值 ， 满足实际的强度和运行标准 。 汽 车需要根 据实 际的弹簧应 力范 围进行数据 匹配 ，保 证实 际 ４ 钢板弹簧长度 汽车 有效 强度适应 范围 ，按 照其有效 控制范 围 ，对载 重汽车 钢板 的弹簧 长度是根 据弹簧实 际的卷 中心 距离进行 控制 可承 受 的强 度进行校 验 ，确保 汽车钢 板设计 的有效性 和合理 调整 的，按照钢板 实 际弹簧 的长度 ，尽可 能的降低 弹簧 的应 性 。 力水平 ，逐步提 高弹簧 的使用寿命 标准 ，保 证弹簧 的刚性 度 ２ 钢板弹簧 的动态分析 效果 ， 实现汽车运行载重 的平顺性 。 在一些较长 的钢板弹簧 中， 载重汽车 的钢板弹簧设计则需要进行 动态模拟化 的分析 ， 对 汽车 的布置会产 生一定 的影 响 ，需要按 照实 际布 置标 准 ， 明确 弹簧实 际的模式和 动态标 准 ，分析 找出其 中产生 断裂 的
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弹簧的选型于校核
弹簧承载一人和滑板的重量 取人重量为100kg 滑板重量为2kg 一共四根弹簧 所以每根弹簧载荷为229.5N
1. 选择弹簧材料及许用应力
因为弹簧在一般载荷下工作，可按照第三类弹簧来考虑，选择C 级碳素弹簧钢丝。
初估算弹簧丝直径为d=4mm 。
查机械设计表2-2和表2-3可知[]0.5,1520T B B Mpa τσσ==，于是[]T τ=760Mpa
2. 计算弹簧丝直径 d
根据给定条件选定 C=10，并根据式
0.61541 1.14544
C K C C -=+=-
3.07d mm == 取离3.07最近的标准值 3.2mm
210 3.232D cd mm ==⨯=
D=232 3.235.2D d mm +=+=
3. 计算弹簧的有效工作圈数n
查表 20.2得 G=80000Mpa 并计算弹簧工作圈数为
4433280000 3.2708.48824532
Gd n FD λ⨯⨯===⨯⨯ 取弹簧n=9
4验算载荷与变形
最小载荷与最大载荷相应的变形量为
33min 2min 44
8820329 5.62580000 3.2F D n Gd λ⨯⨯⨯===⨯ 33max 2max
448825032970.3180000 3.2F D n mm Gd λ⨯⨯⨯===⨯ 弹簧的行程为 0max min λλλ=-=64.69mm
[]min 1.12 1.12760851.2T Mpa ττ==⨯=
22min
min 3.14 3.2851.2298.7988 1.14510d F N KC πτ⨯⨯===⨯⨯ 与之相应的变形量为
33lim 2lim 44
88298.793298480000 3.2F D n mm Gd λ⨯⨯⨯===⨯
5计算弹簧其余几何尺寸 弹簧节距t max 298.79 3.20.2214.629
t d mm n λ=++=++= 弹簧螺旋升角2arctan t D απ==,63 弹簧总圈数 029211n n =+=+= 弹簧丝间距 14.62 3.211.3t d δ=-=-= 弹簧的自由长度 00(0.5)911.3(110.5)3.2135.3H n n d mm δ=+-=⨯+-=
6.稳定性计算
02135.3 4.2 5.332H b D =
==< 满足性能要求。