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弹簧退火与切变模量

诌议弹簧钢的切变模量取值

作者:沈学忠

金属弹簧材料种类繁多,现在大量使用的是弹簧钢。在选用弹簧钢进行弹簧设计计算时,要用到材料的切变模量或弹性模量。目前,国内外几乎所有的设计资料和有关教科书[1]以及GB/T1239.6-92《圆柱螺旋弹簧设计计算》等对金属弹簧材料的切变模量都以定值给出。但其中的圆柱螺旋弹簧、蜗卷弹簧、非线性特性线螺旋弹簧、多股螺旋弹簧等,如按上述传统设计资料中给出的切变模量取值,那么,计算的弹簧变形量与其实际测量的变形量有较大的误差。现以我厂生产的NYL-2000型压力试验机上使用的测力弹簧为例试述如下。

1设计计算的弹簧伸长量与实测伸长量

大、小测力弹簧(由上海中国弹簧厂加工)是普通圆柱螺旋拉伸弹簧。弹簧材料为60Si2MnA,热处理45~50HRc。其部分设计参数如表1。

表1

名称

钢丝直径

(mm)

弹簧中径

(mm)

有效圈数

额定载荷

(N)

大测力弹簧

16

100

12

5000

小测力弹簧

12

91

12.5

2000

如按表1中的设计参数,并取传统的切变模量值G=8×104 MPa[4],计算的大、小测力弹簧在额定载荷下的伸长量分别为91.55 mm和90.85 mm。弹簧伸长量公式[4]:

式中:P-额定载荷;D-弹簧中径;n-弹簧有效圈数;

d-弹簧钢丝直径;G-材料切变模量。

上述只是设计计算的弹簧伸长量。众所周知,由于加工后的成品弹簧,特别是热绕成形并需

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