CN201621217U - 抗疲劳圆柱螺旋弹簧 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械零件、尤其涉及圆柱螺旋弹簧的改进。本实用新型抗疲劳圆柱螺旋弹簧，包括弹簧钢丝，该弹簧钢丝依次定向螺旋卷绕，形成圆柱形状，所述弹簧钢丝的螺旋升角在5°-9°之间，所述弹簧钢丝内径d与所述圆柱螺旋弹簧的外径D之间的关系是：当0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥6.5；当1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥9.5；当3.1mm≤d≤10mm时，D/d≥12.5。它比较直接的解决了弹簧圈外径和弹簧钢丝径之间的较为合理的大小配置，并以此为基础生产出优质长寿命的圆柱螺旋弹簧。

Description

抗疲劳圆柱螺旋弹簧

技术领域：

本实用新型涉及机械零件、尤其涉及圆柱螺旋弹簧的改进。

背景技术：

有锈钢弹簧广泛应用于石油、航天、环保、机械和电子电工装置设备中的重要零部件，常利用弹簧的弹力及时、自动的有效驱动相关部件，自动实现相关功能，由于机械装置设备应用面广、涉及各行各业，工作环境复杂，涉及高温、高压、腐蚀、工作频率等，因而对其中的弹簧的具体要求各不相同，有的弹簧只需要具备某一方面的性能要求，有的弹簧却要求同时具备多个方面的性能要求，而有的弹簧除了需要同时具备多种性能要求外，还要适应复杂的工作环境，尤其是国家级重点攻关项目大型汽轮机配套的弹簧，要求在每分钟一万多次往复的高频率和1000℃以上高温的环境下长期连续不间断工作，在这种苛刻的工作条件下，很多圆柱螺旋弹簧产品存在着过早出现疲劳导致弹簧失效，使用寿命短的严重不足，由于弹簧的设计涉及较深的机械制造设计理论，部分厂家并不能真正的将弹簧设计理论与具体的弹簧生产工艺真正全部联系起来，生产出高质量的优质弹簧，尤其是弹簧圈外径、弹簧钢丝直径(简称弹簧丝径)、螺旋升角、节距、刚度、疲劳强度等之间的内在联系以及实际生产工艺和各性能指标之间的联系以及生产工艺实现各性能指标的能力，进一步说在弹簧材料性能基本满足的前提下，如何通过弹簧圈外径、弹簧丝径、螺旋升角和弹簧圈数等要求指标制造出抗疲劳性能良好的优质弹簧，并没有得到很好的直接解决。

实用新型内容：

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型的目的是要提供一种抗疲劳圆柱螺旋弹簧，它比较直接的解决了弹簧圈外径和弹簧钢丝径之间的较为合理的大小配置，并以此为基础生产出优质长寿命的圆柱螺旋弹簧。

为了解决上述技术问题，本实用新型解决技术问题的方案是：抗疲劳圆柱螺旋弹簧，包括弹簧钢丝，该弹簧钢丝依次定向螺旋卷绕，形成圆柱形状，所述弹簧钢丝的螺旋升角在5°-9°之间，所述弹簧钢丝内径d与所述圆柱螺旋弹簧的外径D之间的关系是：当0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥6.5；当1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥9.5；当3.1mm≤d≤10mm时，D/d≥12.5。

采用上述方案后，由于弹簧钢丝的螺旋升角在5°-9°之间，所述弹簧钢丝内径d与所述圆柱螺旋弹簧的外径D之间的关系是当0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥6.5；当1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥9.5；当3.1mm≤d≤10mm时，D/d≥12.5，在弹簧弹力和弹簧外径一定的前提下，弹簧钢丝直径不会发生过大或过小的现象，避免了弹簧丝径过小导致弹力不足和弹簧丝径过大导致螺旋升角增大，弹簧圈数减少并使弹簧的刚性增加，容易使弹簧产生疲劳过度的不足，另一方面，由于弹簧的旋绕比(弹簧指数) $C=D_2/d=\frac{D-d}{d}$ (D₂为弹簧中径)，弹簧丝径增大后，会导致弹簧的旋绕比C下降，从而增加弹簧的刚度，这也容易使弹簧产生疲劳过度的不足。

避免弹簧丝径过大，还能既使圆柱螺旋弹簧不容易疲劳，延长圆柱螺旋弹簧使用寿命，又减少了制造圆柱螺旋弹簧的材料消耗，节约制造成本。

在弹簧弹力和弹簧外径一定的前提下，弹簧钢丝内径d和圆柱弹簧外径D更合适的关系是：

0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥7；

1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥10；

3.1mm≤d≤10mm时，D/d≥13，更好的降低圆柱螺旋弹簧的疲劳强度和刚度，使弹簧能够在轻松的状态下工作于高温和高频工作环境。

附图说明：

下面结合附图和具体实施对本实用新型抗疲劳圆柱螺旋弹簧作进一步的详细说明。

图1是本实用新型抗疲劳圆柱螺旋弹簧实施方式的结构示意图。

具体实施方式：

图1中，圆柱螺旋弹簧的弹簧钢丝1的直径d是0.8mm，属于0.1mm≤d≤1mm区间，选D/d＝8，则圆柱螺旋弹簧2的外径D＝6.4mm，该圆柱螺旋弹簧2的旋绕比 $C=\frac{D-d}{d}=\frac{6.4-0.8}{0.8}=7,$ 属于正常范围，说明该圆柱螺旋弹簧的刚度适宜，弹簧具有良好的抗疲劳性能，能够在高频状态下长期连续工作(其它指标略)。

Claims (2)

1.一种抗疲劳圆柱螺旋弹簧，包括包括弹簧钢丝，该弹簧钢丝依次定向螺旋卷绕，形成圆柱形状，所述弹簧钢丝的螺旋升角在5°-9°之间，其特征是：所述弹簧钢丝(1)内径d与所述圆柱螺旋弹簧(2)的外径D之间的关系是：当0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥6.5；当1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥9.5；当3.1mm≤d≤10mm时，D/d≥12.5。

2.根据权利要求1所述的一种抗疲劳圆柱螺旋弹簧，其特征是：所述弹簧钢丝(1)内径d与所述圆柱螺旋弹簧(2)的外径D之间的关系是：0.1mm≤d≤1mm时，D/d≥7；1.1mm≤d≤3mm时，D/d≥10；3.1mm≤d≤10m时，D/d≥13。

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