彈簧是一種機械零件,它利用材料的彈性特性和結(jié)構(gòu)特性,在工作中產(chǎn)生變形,從而將機械功或動能轉(zhuǎn)化為形變能(位能),或?qū)⑿巫兡?位能)轉(zhuǎn)化為動力。
使用彈簧的場合:
緩沖或減振,如破碎機的支撐彈簧和汽車彈簧;
鐘表、儀表、自控機構(gòu)等機械設(shè)備的原動彈簧;
操縱動作,例如閥門,離合器,剎車和彈簧上的各種調(diào)節(jié)裝置;
測力裝置,如稱重彈簧和動力表。
彈性特征線:載荷和變形的關(guān)系曲線叫做彈性特征線。
彈力線大致可分為三類:1.直線型2.漸增型3.漸減型
彈性剛度:載荷增量與變形增量的比率,也就是產(chǎn)生單位變形所需要的載荷,叫做彈性剛度。
K=(P2-P1)/(H1-H2)為壓縮和拉伸彈簧的剛度
扭簧剛度 K=(T2-T1)/(2-扭轉(zhuǎn)角1)
彈簧具有漸增型特征線,剛度隨載荷的增加而增大;
漸減式彈簧,剛度隨載荷的增大而減小;
彈簧呈直線形狀,剛度不隨負(fù)荷變化,亦稱彈簧常數(shù)。
彈簧的變形能
彈簧的變形能與彈簧材料的切變模量G和彈性模量E成反比,因此,低的模量對于要求大的變形能有利;變形能的大小與最大工作應(yīng)力的平方成正比,增大應(yīng)力就意味著要求材料有高的彈性極限,高的彈性極限也對應(yīng)著高的模量(應(yīng)力起決定性作用)。
為得到大的變形能,可提高彈簧材料的體積或者應(yīng)力,或兩者同時提高。
彈簧的疲勞強度
在機械設(shè)備中,組成機械的零件在工作時所產(chǎn)生的應(yīng)力大致有兩種:靜應(yīng)力與變應(yīng)力。
受靜應(yīng)力的零件或材料的破壞是塑性變形或脆性斷裂,因此他們的強度是以材料的彈性極限或屈服強度和遷都極限來衡量的。而受變應(yīng)力的零件或材料的破壞則是疲勞斷裂,因此他們的強度是以疲勞強度來衡量的。
疲勞強度低于彈性極限或屈服強度等靜應(yīng)力強度。
變應(yīng)力的類型:穩(wěn)定性循環(huán)變應(yīng)力,不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力,隨機變應(yīng)力。
影響疲勞強度的因素:屈服強度、表面狀態(tài)、尺寸效應(yīng)、屯冶金缺陷、腐蝕介質(zhì)、溫度
影響彈簧疲勞試驗的因素:內(nèi)部因素,如化學(xué)成分、金相結(jié)構(gòu)等;
外部因素,如表面狀態(tài)、形狀尺寸、溫度和周圍介質(zhì)。