圆柱螺旋压缩弹簧计算一、工作参数：最大工作负荷Pn=4N最小工作负荷P1=3.8N弹簧在阀腔内安装高度h=8.6mm由最小工作负荷P1到最大工作负荷Pn时，可调的工作行程h=0.3mm说明：工作行程h即是安全阀打开区间F1--Fn之间的行程。F1--Fn为安全阀打开的最小力与最大力。二、选材：不锈钢：Ni42CrTi计算时按Ⅱ类弹簧考虑。查表11-1-2,得：[τp]=412Mpa=412N/mm2G=61Gpa=61000N/mm2*通过P-13安全阀弹簧实际测量计算，G调整取：61，理论值为：65.6三、查表6-1,初选旋绕比C=6曲度系数K=(4*C-1)/(4*C-4)+(0.615/C)=1.25四、计算簧丝直径：d≥1.6*(((Pn*K*C)/[τp])^(1/2))=0.432mm调整取d=0.4mm五、中径：内径=2.6mm外径=D2=C*d=2.4mm调整取D2=3mm六、工作圈数：初算最大工作负荷下的变形Fn'=Pn/P''=6mm初算n'=(G*d^4*Fn')/(8*Pn*D2^3)=10.8圈七、有关几何参数：初算节距t=d+(Fn/n)=1mm，一般取t=(D/3~D/2)端部并紧不磨平，取支承圈n2=1圈调整取n=调整取t=10.5mm1.23mm即为了使弹簧受力后变形均匀,弹簧两端尖端处最好错位180度,推荐n0以0.5为尾数.总圈数n1=n+2*n2=12.5圈自由高度H0=n*t+3*d=并紧高度Hb=(n+3)*d=14.1mm5.4mm0.13弧度=7.45度，推荐a=(6~9度)118.7mm螺旋角α=arctag(t/(3.14*D2))=展开长度L=l*n1=(((3.14*D2)^2+t^2)^(1/2))*n1=八、验算稳定性：高径比b=H0/D2=4.7<5.3故稳定（两端固定）。九、校核最大工作负荷Pn下的变形量：初算并紧载荷Pb′=Pn/0.8=5N，工作极限负荷(并紧时)Pj=初算并紧变形量λb′=Fn/0.8=7.5mm工作极限负荷Pj下(并紧时)的变形量λb=n*(t-d)=最大工作负荷Pn下的变形量λ=Fn=Pn/P′=一、校核最大工作负荷Pn:(取Ⅱ类)Pn'=((3.14*d^3)/(8*K*D2))*[τp]=6N，与Pb'接近，符合8.715mm，与初算并紧变形量λb′按近，符合要5.8mm，由原始输入安装高度计算出λ=弹簧校核2.76N>Pn，基本满足要求。二、材料工作极限负荷Pj:Pj'=((3.14*d^3)/(8*K*D2))*τs=3.45N>>Pn，基本满足要求。三、弹簧刚度：弹簧要求刚度P′′=(Pn-P1)/h=0.666667N/mm弹簧理论刚度P′=((G*d^4)/(8*D2^3*n))=四、校核计算工作极限和压并应力：τj=τb=K*((8*Pb*D2)/(3.14*(d^3)))=按Ⅱ类弹簧考虑时，τs<=1.25*[τp]Ⅱ=工作极限负荷Pj下(并紧时)的变形Fj=H0-Hb=最大工作负荷Pn下的变形Fn=Pn/P′=最小工作负荷P1下的变形F1=P1/P′=工作极限负荷Pj下(并紧时)的高度Hj=H0-Fj=最大工作负荷Pn下的高度Hn=H0-Fn=最小工作负荷P1下的高度H1=H0-F1=调整以上各可调参数使之相同，校核H1=校核工作行程h'=Hn-H1=工作行程h=展开长度L=118.7mm总圈数n1=12.5圈有效圈数n=10.5圈簧丝直径d=0.4mm弹簧中径D2=3mm节距t=1.23mm自由高度H0=14.1mm60.69N/mm5.7N/mm2P′>=P′′与要求刚度接近，符合要求。515N/mm2，所以τj<=τs值基本满足要求。弹簧工作图数据8.7mm5.8mm5.51mm5.4mm8.3mm8.6mm8.6mm0.3mm0.3mm端部并紧不磨平工作极限负荷(并紧时)Pj=Fj*P'=弹簧刚度P′=0.69最大工作负荷Pn=最小工作负荷P1=543210mm9.38.627.84N11.52012345mm677.196.65.985.495.094.712.533.544.55P-13实际用安全阀弹簧：实测3只弹簧：压8.6为：3.8/3.66/3.8要求：压8.6为3.6-3.8N总圈数n1=12.5圈有效圈数n=10.5圈簧丝直径d=0.4mm弹簧中径D2=3mm节距t=1.23mm自由高度H0=14.1mm实测P-13安全阀打开数据：0.730.740.860.780.80.760.80.720.70.820.80.780.780.780.80.750.770.80.80.80.780.840.80.80.80.80.80.740.82最小力与最大力。3.4mm推荐n≥(3~4圈)*****荐a=(6~9度)，与Pb'接近，符合要求。λb′按近，符合要求。5.5mm刚度接近，符合要求。N/mm6N4N3.8N10
