多股圆柱螺旋弹簧

多股圆柱螺旋弹簧

国家标准 GB/T13828一2009 代替GB/T138281992 多股圆柱螺旋弹簧 Strandedwireeylindriealheliealsprings 2009-03-16发布 2009-11-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/13828一2009 前 言 本标准是对GB/T13828一1992《多股圆柱螺旋弹簧》的修订 修订时仍保留GB/T13828一1992 《多股圆柱螺旋弹簧》中有效的部分,对已不适应的内容进行重新修订 本标准与被修订标准版本的主 要技术差异如下 -对原标准按G;B/T1.1进行了编辑性修改; -对引用的材料标准进行了全面查新,使用已修订过的最新版本代替原标准所引用的旧版本; 按GB/T1805一2001《弹簧术语》,对原标准涉及扭矩,刚度、变形量等符号进行修订 对原标准进行章节调整; 将正文中的工作图放人附录 本标准的附录B为规范性附录,附录A、附录C为资料性的附录 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国弹簧标准化技术委员会(SAC/TC235)归口 本标准负责起草单位;国营昆仑机械厂,中机生产力促进中心. 本标准参加起草单位;杭州钱江弹簧有限公司、杭州兴发弹簧有限公司、立洲集团控股有限公司,浙 江美力弹簧有限公司,浙江金昌弹簧有限公司、常州市铭锦弹簧有限公司 本标准主要起草人;包希增.陆培根、姜膺、属世润,王卫.张桂军,梁泉.郎承玉、严世平 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T13828一1992
GB/T13828一2009 多股圆柱螺旋弹簧 范围 本标准规定了多股圆柱螺旋压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧的设计计算、技术要求、试验方法和检验 规则 本标准适用于普通多股圆柱螺旋压缩、拉伸和扭转弹簧(以下简称弹簧) 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T1805弹簧术语 GB/T4357一1989碳索弹簧钢丝(neqJIsG3521;1984 GB/T18983油淬火-回火弹簧钢丝(GB/T18983一2003,ISo/FDIs8458,MOD JB/T7944普通圆柱螺旋弹簧抽样方法 YB/T5311重要用途碳素弹簧钢丝 术语和符号 本标准使用的术语和符号应符合GB/T1805和表1的规定 表 参数名称 号 代 ！ 钢索索径 d mmmm 钢索索跑 钢索拧角 钢丝展开长度 mm L 三四)股钢丝展开长度 材料切变模量 G 材料弹性模量 材料抗拉强度 R 工作切应力 MPa 许用切应力 [ 试验切应力 弯曲应力 许用弯曲应力 [d] 试验弯曲应力 钢索股数 mm 捻索系数
GB/T13828一2009 材料 弹簧常用材料见表2 若所需用其他材料时,由供需双方商定 表2 推荐使用温度 切变模量G 弹性模量E 标准号 标准名称 温度范围 性 能 MPa MPa 强度高，性能好 B 级用于低应力弹簧,c 碳素弹簧钢丝 -40150 GB/T4357一1989 级用于中等应力弹簧 D级用于高应力弹簧 78.5×10 206×10' 重要用途碳素 强度高,韧性好 用 YB/T5311 -40150o 弹簧钢丝 于重要用途弹簧 强度高,韧性好 用 油淬火-回火 GB/T18983 40210 弹簧钢丝" 于普通机械用弹簧 采用GB/T18983油淖火-回火弹簧钢丝中VIc,FIDc,TIc. 4.2弹簧材料的质量应符合相应材料标准的有关规定,必须备有材料制造商的质量证明书,并经复验 合格后方可使用 设计计算 5.1产品分组及许用应力的选取 5.1.1产品分组 弹簧根据工作性质分为两组,见表3 弹簧的组别应根据表3确定,并在产品图样中注明 5.1.2许用应力的选取 许用应力的选取按照表3 表3 许用弯曲应力[ 变形速度V 许用切应力[] 组别 工作性质 MPa MPa m/s 动负荷 8GB/13828一2009 5.2.2钢索拧角 钢索拧角8可根据不同的股数及./值,按表4选取 表 10 11 14 /d 12 13 24.97” 22.37” 20.25" 18.49 17.00" 15.74 14.64° 三股 d./d 2.19 2.18 2.17 2.17 2.17 2.17 2.16 31.13" 27.78" 25.08 22.85" 20,99 四股 2.54 2.51 2.47 dl./dl 2.49 2.48 钢索拧角月按公式()计算 Td 8=arctan 式中 钢丝中心在钢索横截面上所成的圆周直径 l 三股钢索 2dcose d VI干2O 四股钢索 2deos望 3 d V2cO2e 式中 -与钢丝周长对钢索索距的比值有关的角度 rd tang 5.2.3钢索索径 钢索索径d.,按公式(5)计算: d =d十d. 5.2.4弹簧强度 5.2.4.1压缩、拉伸弹簧工作切应力,按公式(6)计算 8FDcos8 Tdin 5.2.4.2扭转弹簧弯曲应力,按公式(7)计算 32T rl'm 5.2.5弹簧刚度 5.2.5.1压缩、拉伸弹簧刚度,按公式(8)计算 Gl'mni F'= 乌 8Dn 5.2.5.2扭转弹簧刚度,按公式(9)计算 Edm r-"或T" 9 8670Dn 5.2.6试验负荷 试验负荷F,为测定弹簧特性时,弹簧允许承受的最大负荷,其值按公式(10)计算
GB/T13828一2009 dln (10 厂 8Dco 式中了,为试验切应力,其最大值按表5选取 在有些情况下可取了,=(1.2~1.3)[] 表5 单位为兆帕 材料 油淖火-退火弹簧钢丝 碳素弹簧钢丝,重要用途碳素弹簧钢丝 试验切应力 0,6R 0.55R 5 .2.7弹簧材料直径 5.2.7.1压缩、拉伸弹簧的材料直径,按公式(11)计算 区FDo9 (11 rimnT 5.2.7.2扭转弹簧的材料直径,按公式(12)计算 32T (12) Tmo 5.2.8捻索系数i的选取 捻索系数i与钢索股数和钢索拧角8有关 乌m=38在15~25"时,取i=1.05~1.2 当m=4,3在20°一30°时,取i=1.11.3 5.2.9弹簧其他几何参数的计算 5.2.9.1弹簧展开长度,按公式(l3)计算 xDn 13 cOSa 5.2.9.2 三四)股钢丝展开长度,按公式(14)计算 Dm1m1 (14 w cosacos8 设计实例 5.3 设计实例参见附录A 技术要求 弹簧制造 1.1压缩弹簧与扭转弹簧的钢索拧向应与弹簧旋向相反，拉伸弹簧的钢索拧向应与弹簧旋向相同 6d 1. 6. .2 拧钢索和缠弹簧可在专用机床上同时进行,亦可分为两道工序分别进行 1. .3 弹簧需要焊接簧头时,应在产品图样中注明 不带支承圈的弹簧,不应焊接簧头 6. 焊接簧头时可用铜焊或气焊 用铜焊时焊接部位长度应小于二倍钢索索径(最长不应大于 6 l0 ,加热长度应小于1个簧圈,焊后应打磨平滑 用气焊时,焊接部位应低温回火 mm 6 不焊簧头的弹簧,端头钢索不应有明显的松散 端头应去毛刺或倒棱 6.2尺寸及极限偏差 钢索索径及钢索索距 6.2. 6.2.1.1当拧钢索和缠弹簧同时进行时,钢索索径与钢索索距作为参考值,但钢索索距应均匀 当拧钢索和缠弹簧分两道工序进行时,钢索索径与钢索索距的极限偏差应在产品图样中 6.2.1.2 注明 6.2.2弹簧外径或内径的极限偏差按表6的规定
GB/13828一2009 表6 单位为毫米 弹簧组别 旋绕比 极限偏差 士0.015D最小士0.2 士0.025D最小士0.4 士0.02D最小士0.3 士0.03D最小士0.5 -8~15 士0.03D最小士0.5 士0.04D最小士0.7 6.2.3自由高度(长度、自由角度 6.2.3.1压缩(拉伸)弹簧自由高度(长度)的极限偏差按表7规定 当规定测定两点(F、F)或两点 以上负荷时,则弹簧的自由高度(长度)作为参考值 表7 单位为毫米 弹簧组别 自由高度(长度)H 极限偏差 士0.06H 士0,08H 50 >50~100 士0.05H 士0.06H >100~300 士0.04H 士0.05H >300500 士0.03H 士0.04H 6.2.3.2扭转弹簧自由角度的极限偏差,按表8的规定 表8 单位为度 弹簧组别 有效圈数n 极限偏差 士10 士15 >3~10 士15 士20 1020 士20 士30 士30 2030 士40 6.2.4总圈数 弹簧总圈数的极限偏差,按表9的规定 单位为圈 表9 弹簧组别 总圈数n" 极限偏差 <15 士0.25 士0.50 >1530 士0.50 士0,75 >3050 士0.75 士1.00 50 士1.00 士1.50
GB/T13828一2009 6.2.5弹簧尺寸的极限偏差,必要时可以不对称使用,其公差值不变 6.2.6节距均匀度 在自由状态下,压缩弹簧节距应均匀,弹簧在压缩到全变形量的80%时,其正常节距圈不得接触 6.2.7压并高度 压缩弹簧压并高度的极限偏差,应包括钢索索径偏差,圈数偏差和簧圈弯曲度引起的轴向偏差 压 并高度一般不作规定,当需要规定时,应在产品图样中注明 6.2.8端部 6.2.8.1压缩弹簧应按产品图样规定的要求和方法压平支承圈,有效圈与支承圈末端的间距()应在 产品图样中注明 允许用加热的方法压平支承圈,但加热部位不应影响有效圈 6.2.8.2拉伸弹簧与扭转弹簧不允许用加热的方法弯曲端部 6.3弹簧特性及极限偏差 6.3.1弹簧特性 极限偏差的选取,当产品图样未规定弹簧特性与尺寸的偏差时,按弹簧的组别分别选取 6.3.1.1在指定高度或变形量下的负荷,弹簧变形量应在试验负荷下变形量的20%一80%之间 6.3.1.2图样规定需要测量弹簧刚度时,弹簧变形量应在试验负荷下变形量的30%~70%之间 6.3.2极限偏差 6.3.2.1压缩(拉伸)弹簧,指定高度(长度)时的负荷(F)的极限偏差,按表10规定 6.3.2.2扭转弹簧指定角度时的扭矩(T)的极限偏差,按表10规定 表10 组别 极限偏差 I组弹簧 士10%F 士10%T 目组弹赞 士15%F 士15%T 弹簧特性的极限偏差,根据供需双方协议,可以不对称使用,其公差值不变 外观 弹簧表面不应有裂纹、层裂、结疤、锈蚀及端部因加热而产生的缺陷 允许存在因加工而产生的深 度不超过钢丝直径公差之半的局部纵向划痕,弹簧内表面允许存在因加工而产生的轻微压痕 6.5热处理 弹簧在成形后均应进行去应力退火,退火次数不限,硬度不予考核 6.6表面处理 弹簧表面处理应在产品图样中注明,表面处理的介质、方法应符合相应的环境保护法规,但弹簧应 尽量避免采用可能导致氢脆的表面处理,弹簧不宜进行喷丸处理 速压或疲劳寿命 100%承受速压试验的弹簧,折断数应小于2% 疲劳寿命按图样要求 6.8其他 根据需要,可在产品图样中注明下列要求 a)立定处理 b)强压处理; c)加温强压处理 d)疲劳试验 6.9根据特殊需要,由供需双方协议,可提出本标准以外的技术要求及试验或检验项目,并在产品图样 中注明 产品典型图样见附录B
GB/T13828一2009 试验方法 7.1钢索索径与钢索索距 7.1.1当拧钢索和缠弹簧同时进行时,钢索索径与钢索索距可不检验,目测钢索索距应均匀 7.1.2当拧钢索和缠弹簧分两道工序进行时,应用通用或专用量规检验钢索索径和钢索索距 7.2直径 弹簧直径用通用或专用量规测量 7.2.1用塞规检验弹簧内径时,弹簧在自由状态下,塞规应自由通过 塞规长度一般应比弹簧自由高 度长10%以上 7.2.2用环规检验弹簧外径时,弹簧在工作状态下,环规应自由通过 环规高度一般应比弹簧压并高 度低10% 7.2.3用通用量规检验弹簧外径时,量规的测量面应大于1.5倍弹簧节距 7.3压并高度 压缩弹簧的压并高度在产品图样上有偏差要求时,应进行检验 检验压并高度,可与强压处理,加 温强压处理或测定特性同时进行 自由高度(长度》 一点负荷的弹簧测量其自由高度(长度)时,将弹簧水平地放置在平台上 压缩弹簧测量两 对只测- 端最大距离;拉伸弹簧测量两钩环内侧最大距离 自由角度、扭臂长度 7.5 用专用量规测量弹簧的自由角度及扭臂长度 7.6弹簧特性的测定 7.6.1弹簧特性的测定,应在立定处理、强压处理或加温强压处理后进行 7.6.2弹簧特性的测定,应在精度不低于1%的弹簧负荷(扭矩)试验机上进行,压缩弹簧测定时,应采 用带斜面的垫座,垫座结构参见附录C 速压试验或疲劳试验 做速压试验或疲劳试验的弹簧,应在工作行程(H一H)范围内进行 弹簧的装夹应符合实际工 作情况,变形速度按产品图样规定 7.8立定处理,强压处理或加温强压处理 产品图样规定或供需双方协议,弹簧需做立定处理、强压处理或加温强压处理时,可按以下方法 进行 7.8.1立定处理 将弹簧成品用试验负荷压缩(拉伸)35次,每次保持3s5s,测量自由高度(长度),其值应在公 差范围内 试验负荷是按表5规定的试验切应力计算出的负荷,试验负荷比压并负荷大时,就以压并负荷作为 试验负荷 7.8. 强压、强拉、强扭处理 2 a)压缩弹簧 -压缩至各圈接触而无显著间隙 b 拉伸弹簧 拉伸至试验负荷长度的1.05倍; 扭转弹簧 扭转角度最大为工作扭转角的1.05倍 c 在上述状态下保持的时间,按产品图样规定进行 当产品图样未做规定时，I组弹簧为24h. I组弹簧为6h 7.8.3加温强压处理 处理方法与强压处理相同,加热温度按产品图样规定进行
GB/T13828一2009 7.9焊接质量 压缩弹簧的支承圈及簧端头的焊接质量目测 7.10外观 弹簧外观用目测检查,必要时应用5倍放大镜检查 7.11表面质量 弹簧表面处理的质量,按有关标准或技术协议规定进行检查 检验规则 产品的验收抽样检查按JB/T7944的规定,也可按供需双方商定 8 2 产品检验项目 按产品检验相关项目 a)外径或内径; 钢索索径 b) 自由高度(自由长度) c d 自由角度; e 扭臂长度; f 总圈数; g)压并高度 b 弹簧特性 表面质量; 表面处理 j k 外观 速压试验或疲劳试验(需要时进行). I 8.3弹簧检查项目分类 弹簧检查项目分类见表11 表11 A缺陷项目 B缺陷项目 C缺陷项目 自由高度(自由长度),自由角度,扭臂长度、总 疲劳寿命 内径或外径、弹簧特性、表面质量 圈数、外观、压并高度,表面处理、钢索索径 注，疲劳寿命按需要进行 标志,包装、,运输、贮存 9.1包装 产品在包装前应清洁,用适宜的包装材料进行包装 a b)包装应保证在正常运输中不致使弹簧损伤 9.2合格证 包装内应附有产品合格证 合格证包括下列内容 a)制造商名称; 产品名称、型号或零件号; b 制造日期或生产批号; c d 质量检查部门签章
GB/T13828一2009 9.3标志 包装外部应标明 a)发往地址及收货单位名称; D 产品名称,型号或零件号、数量 c)制造商名称、商标,地址; d “轻放”“防潮”等字样或符号 出厂日期 e 贮存 产品应存放在通风和干燥的仓库内 在正常保管情况下,自出厂之日起,制造商应保证在12个月 内不致锈蚀 9.5其他 对包装、标志,运输与贮存有特殊要求的,由供需双方商定
GB/T13828一2009 附录A 资料性附录 设计实例 设计自动车床用复位三股弹簧,要求弹簧中径D=18mm,安装高度!=400mm,安装负荷F- 100N,弹簧从安装高度压缩140mm,弹簧工作负荷F=275N,弹簧在工作时受动负荷,变形速度较大 u>8m/s). 材料选择 根据弹簧工作条件,确定为I组弹簧 选用碳索弹簧钢丝C级(GB/T4357一1989),初步假设钢丝 直径d=1.8 mm 由表2查得材料切变模量G=78.5×10'MPa; 查得材料抗拉强度极限R.=1716MPa;根据表3I组弹簧取许用切应力[]=0.5R =0.5Xx 1716=858MPa 2 确定钢索索距和钢丝直径 A. 由5.2.1选取=24 mm,即e/d=13.33 由表4查得钢索拧角15,37” 由5.2.8选取捻索系数i=1.10. 按公式()计算材料直径 8又27又 8.DcC XT5 cOSB3 1.63mm rinr 3.14×1.10×3×858 与原假设接近 A.3计算钢索索径 根据./d=13.33,取./d=13 由表4查得d./d=2.17,d=2.17×1.8=3.9mm. A.4弹簧内外径 弹簧内径;D=D-d =18一3.9=14.1mm; 弹簧外径:D=D+d=18+3.9=21.9mm A.5弹簧刚度和变形 弹簧刚度由公式(8)计算 F一F-275-10o = =1.25N/mm - =方六 l40 弹簧工作负荷变形量 100 一骨 =80mm f . 276 几-声 220mm 2? 10
GB/T13828一2009 A.6弹簧圈数 由公式(8)计算: Gd'mi78500X1.8'X3X1. = =46.63圈 8又18又.25 8DF 取n=47圈,取支承圈n,=2圈,则总圈数n=n+2=47十2=49圈 其他结构参数 自由高度H=H十F=400十80=480nmm 安装高度H=400mm 工作负荷下的高度H=H一l40=400-l40=260mm 压并高度H=(n十1)d =(49十1)×3.9=195mmm 压并变形量f=H一H=480-195=285mm H 一3d 480-3×3.9 =9.96mm 节距1- 弹簧展开长度由公式(13)计算: Dn3.14×18×49 2813.5mm cos9.99" coso 三股钢丝展开长度由公式(14)计算 3.l4X18X49X3 TDnm1 ~8753.7nmm L cosacos8cos9.99°cos15.37 A.8试验负荷和试验负荷下的高度和变形量 查表5可得试验切应力: 下,=0.55R.=0.55×1716=943.8MPa 由公式(10)计算试验负荷 Tlinn -AN3x94a.8=41N ？ DCO，=88文CO37 由公式(8)计算试验负荷下的变形量 出 -328.8mm 由于,>f,取f,=f=285mm,即试验负荷下的高度H,=H=195nmm 因而得试验负荷 F,(F)=F'.=F'=1.25×285=356.25N 由公式(10)计算试验切应力 8FDcosf8X356.25X18Xcosl5.37” -=818.1MPa T.T 3.14又1.8X3X1. Tdl'im A.9特性校核 80 =0.28 =0.77 会- 285 满足0.2f.GB/T13828一2009 A.10弹簧典型工作图样参见图A.1 单位为毫米 ,(F)=356.25N 2=275N h=100N 195 260 400 480 9.96 马 3.9 图A.1弹簧工作图 技术要求 a)碳素弹簧钢丝 b) 弹簧组别:I组 e钢索拧向;左旋; 弹簧旋向:右旋 d 有效圈数;47圈 总圈数;49圈士0.75圈 弹簧展开长度;l=2813.5mmm; g 三股钢丝展开总长度;L=8753.7mm; 压并应力:们=818.1MPa1 试验切应力;:r,=n 热处理:去应力退火; 表面处理;热涂油; 其余按GB/T13828规定 m 12
GB/T13828?2009 B ? 淶?? ?? ????B.1?B.2 r" .M H ?B.1??? F . H ?B.2???? 13
GB/T13828一2009 技术要求 a)材料; 弹簧组别 D 钢索拧向; e' d 弹簧旋向 有效圈数; 总圈数; 弹簧展开长度; g h 三四)股钢丝展开长度; 压并应力; 试验切应力; j k 热处理; 表面处理; 其余按GB/T13828规定 m 14
GB/T13828一2009 c 附 录 资料性附录 压缩弹簧特性测定用座垫 压缩弹簧特性测定用座垫见图C.1 X处放大图 图C.1压缩弹簧特性测定用座垫 图中有关尺寸按表c.!选取 表C 单位为毫米 mn D D dl. 一(12) -2d 2d 0.5d