圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧寿命估算

642093071

产品用到一个“中径46.5/线径10/高度238.5/有效圈数12.5”弹簧，长径比比较大，担心是否会失稳，翻看了机械设计手册。
0 ]  P7 j+ `; A' f$ f( ^“压缩弹簧的长度较大时,受载后容易发生失稳现象,所以还应进行稳定性的验算。 为了便于制造和避免失稳现象出现,通常建议弹簧的长径比b=H0/D2 按下列情况取为: 弹簧两端均为回转端时,b≤2.6; 弹簧两端均为固定端时,b≤5.3 ; 弹簧两端一端固定而另一端回转时,b≤3.7”
弹簧两端都在孔内，算是两端国定吧.b=238.5/46.5=5.13,应该没有失稳的问题吧。
手册给了弹簧中径>30-50的弹簧的导套和弹簧外径的间隙在4-5mm。这个产品的导套直径58mm,直径间隙只有1.5mm.拆开机器，取出试验弹簧，弹簧外径有和导套摩擦的痕迹。试验了几次，已经磨出了一些亮点。这样磨损对疲劳寿命会有影响吧。

. n: j9 i! y. Z& i0 N( V/ \
2 |$ U* l6 d% p2 p. W5 i8 ]

277741987

  可以做个简单的疲劳试验机验证下。

642093071

277741987 发表于 2021-2-2 08:09
1 f; w. w0 H- l% p% N+ e, N可以做个简单的疲劳试验机验证下。

. l9 V4 q. Z- R$ g* m# d) S) F# v  x疲劳试验机验证下是个方法。大公司商品的结构，不会有多大的问题，带一根弹簧做备件先发货了。想对照机械设计手册估算一下疲劳寿命。
9 P- \  u3 C& E4 F

642093071

2 a  E: D* c/ Q9 w
设计手册第11篇第19页把弹簧的固定方式分为了：两端固定；一端固定另一端回转；两端回转。在P35页有回转支承示例，中心有钢球的那种。固定支承是指的那种呢、是和压杆计算所说的固定连接的形式一样吗？社区里有人问过这个问题。
! N+ L  r+ P* L$ X) v# T1 v+ }7 [看了GB/T1239.6在计算压并时螺纹中径增大亮时端面摩擦阻力很小可以自由转动时专用了一个公式；不稳定系数的曲线图示上也示意的比较清楚。

远祥

这个还是实验室做产品测试来的直接！

642093071

远祥 发表于 2021-2-2 21:25
9 T6 j; Y2 d) d这个还是实验室做产品测试来的直接！

理论如同看地图；实验室做产品测试如同实地考察。没有测试条件，先看点理论的吧。

642093071

弹簧46.5/ 10* 238.5/ 12.5疲劳寿命
* ~: J# K( `; g. u9 A1 Y/ ?& A1．C=D/d=46.5/10=4.65
2.K=（4C-1）/(4C-4）+0.615/C=1.205+0.132=1.337
- ?; M/ ^. \6 F# {6 M3.Pmin=3272N  ； Pmax=5044N (切变模量G按79GPa)
4.变负荷循环特征γ= Pmin/ Pmax=3272/5044=0.65
5.τmin=8KDP/(πd^3)=8*1.337*46.5*3272/(π*10^3)=518 (N/mm^2)
* u7 U( K  Y9 I! l3 \6. τmax=798(N/mm^2)
7.50CrVA抗拉极限强度σb按1373MPa.
8 f1 C* r5 W8 {7 A; D8. τmin/σb=518/1373=0.38; τmax/σb=798/1373=0.58.
9. 按疲劳寿命图查取循环次数小于10^4.
: B& ]( X5 B2 p& y疲劳寿命图在《GBT 1239.6-1992 圆柱螺旋弹簧设计计算》中，有这个标准的大侠请发一下，并请指正。
+ O. I# K3 |! d5 ~1 m

642093071

GB∕T 23935-2009 圆柱螺旋弹簧设计计算目录
! O7 b# w* G: L& Z2 s5 k) q2 Y$ ]" J前言
! t+ i3 }9 i- y! r; Z1.        范围
2.        规范性引用文件
3 V! X0 _. d) m3 d" q4 K5 p- w! O3.        弹簧的参数名称及代号
0 P4 \) z6 i& }& v1 a2 H4.        材料
5.        弹簧的负荷类型及许用应力
6.        圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算
* H1 y# s. J; T$ K7.        圆柱螺旋拉伸弹簧的设计计算
8.        圆柱螺扭转缩弹簧的设计计算
4 y2 X9 ?! C6 ]附录A弹簧材料的切变模量G弹性模量E和推荐使用温度
附录B材料的许用切应力和弯曲应力
* f. V" B& W  i" N附录C圆柱螺旋压缩弹簧设计示例
  Z9 ^) P! d/ l附录D圆柱螺旋拉伸弹簧设计示例
附录E圆柱螺旋扭转弹簧设计示例
% r8 C, k$ E* z6 g附录F弹簧常用材料
-----在09标准中用了试验载荷的名词。
: |& R+ U! Q. D

642093071

设计手册上的Pj极限载荷，在09标准中好像称为试验载荷。但在GB/T23935-2009的C.2.13.1弹簧工作图示例中Fs=886.3N；弹簧压并负荷722.8N.试验负荷比压并负荷还高？
上述问题咨询弹簧厂家未见回复，大侠们怎样看。
2 {0 j- M  H/ A% l' m
* l1 P: }. h" h+ L2 a  F0 E/ F
( ?- Q  b, f! Z/ v% U, t
9 r1 B, L% \7 E5 H  j- j/ K7 j
. P; e2 n) a4 U5 T. i1 x& ?

642093071

苏州大发弹簧厂回复：“表中压并高度24.6MM，弹力722.8N；图中弹力886.3N时，高度也是24.6MM；这两个有矛盾了”。