扭簧的介紹
各圈或是緊密圍繞或是分開圍繞,能適任扭轉負荷(與彈簧軸線成直角)。彈簧之末端可繞成鉤狀或直扭轉臂。
扭簧的設計參數
扭轉彈簧(Torsion Spring)乃變體彈簧之極至,由單扭簧至雙扭簧異形扭簧,乃至各種扭桿之變形,得依設計成型。
扭轉彈簧(Torsion Spring)為所有彈簧類別中設計原理較為複雜的一種,型式的變化亦相當活潑,故設計時所涉及的理論也最為煩索。因此設計時亦較難掌握
扭轉彈簧之必要資料:
(1) 自由長度。
(2) 控制直徑:(a)外徑、(b)內徑、(c)所套管之內徑,或(d)所穿越圓桿之外徑。
(3) 鋼絲尺寸“線徑”。
(4) 材料(種類及等級)。
(5) 圈數:(a)總圈數及(b)右鏇或左鏇。
(6) 扭轉力:偏轉至某一角度之磅數。
(7) 最大撓度(自由位置算起之角度)。
(8) 末端之形式。
請註明:材料直徑(d),外徑(D),扭臂長(L),自由高度(Lo),以及其它幾何尺寸,如導矩(T 1 T 2…… T j )和對應和對應扭轉角度(Ψ )
彈簧扭轉的時候材料是拉伸或者剪切狀態比如談到的扭轉度計算,因此這個可扭轉的角度限制最後是因為材料的失效而造成的,當材料發生塑性變形時無法恢復原來狀態。因此最後歸結為材料的抗拉強度跟抗剪強度,當然用第四強度理論計算得到的Von Mises 應力為材料可承受的最大強度,結合彈簧的長度,便可以計算出最大允許扭轉角度.
扭簧常用材料簡表
彈簧常用材料 |
(摘自GB/T1239.6-92) |
標準號 | 標準 名稱 | 牌號 | 直徑規格(mm) | 剪下 模量G(MPa) | 推薦硬度HRC | 推薦使用 溫度℃ | 性能 |
GB 4357 | 碳素彈簧鋼絲 | 25~80 40Mn~70MN | B級:0.08~13.0 C級:0.08~13.0 D級:0.08~6.0 | 79000 | - | -40~130 | 強度高,性能好。B級、C級和D級分別用於低、中和高應力彈簧 |
GB 4358 | 琴鋼絲 | 60~80 T8MnA~t9A 60Mn~70Mn | G1組:0.08~6.0 G2組:0.08~6.0 F組:2.0 ~5.0 | 79000 | - | -40~130 | 強度高,韌性好。用於重要的小彈簧,G2組較G1 組強度高,F組主要用於閥彈簧 |
GB 4359 | 閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲 | 65Mn 70 | 2.0~6.0 | 79000 | - | -40~150 | 強度高,性能好。用於內燃機閥門彈簧或類似用途彈簧 |
GB 4360 | 油淬火回火碳素彈簧鋼絲 | 55、60、60Mn、65、65Mn、70、70Mn、75、80 | A類、B類 2.0~12.0 | 79000 | - | -40~150 | 強度高,性能好。適用於普通機械用彈簧。B類比A類強度高 |
GB 4361 | 油淬火回火矽錳彈簧鋼絲 | 60Si2MnA | A類、B類、C類 2.0~14.0 | 79000 | - | -40~200 | 強度高,彈性好。易脫碳,用於叫高負荷的彈簧。A類和B類用於一般用途的彈簧,B類和C類用於汽車懸掛彈簧 |
GB 4362 | 閥門用油淬火回火鉻矽彈簧鋼絲 | 55CrSi | 1.6~8.0 | 79000 | - | -40~250 | 有較強的疲勞強度,用於較高工作溫度的高應力內燃機閥門彈簧或其他類似彈簧 |
GB 2271 | 閥門用油淬火回火鉻釩彈簧鋼絲 | 50CrVA | 1.0~10.0 | 79000 | - | -40~210 | 有較強的疲勞強度,用於較高工作溫度的高應力內燃機閥門彈簧或其他類似彈簧 |
GB 5218 | 矽錳彈簧鋼絲 | 60Si2MnA 65Si2MnWA 70SI2MnA | 1.0~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~200 | 強度高,較好的彈性、易脫碳。用於普通機械的較大彈簧 |
GB 5219 | 鉻釩彈簧鋼絲 | 50CrVA | 0.8~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~210 | 高溫時強度性能穩定,用於較高溫度下的彈簧,如內燃機閥門彈簧等 |
GB 5220 | 閥門用鉻釩彈簧鋼絲 | 50CrVA | 0.5~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~210 | 高溫時強度性能穩定,用於較高溫度下的彈簧,如內燃機閥門彈簧等 |
GB 5221 | 鉻矽彈簧鋼絲 | 55CrSiA | 0.8~6.0 | 79000 | 45~50 | -40~250 | 高溫時強度性能穩定,用於較高溫度下的高應力彈簧 |
YB(T) 11 | 彈簧用不鏽鋼絲 | A組: 1Cr18Ni9、 0Cr19Ni10、 0Cr17NI12Mo2 B組:1Cr18Ni9、 0Cr18Ni10 C組:0Cr17Ni8Al | 全部 0.8~12.0 | 71000 | -200~300 | 耐腐蝕、耐高、低溫,用於腐蝕或高、低溫條件下工作的小彈簧 | |
GB 3121 | 矽青銅線 | QSi3-1 | 0.1~6.0 | 41000 | HB90~100 | -40~120 | 有較高的耐腐蝕和防磁性能。用於機械和儀表等用彈性元件 |
GB 3124 | 錫青銅線 | QSn4-3 QSN6.5-0.1 QSn6.5-0.4 QSn7-0.2 | 0.1~6.0 | 40000 | HB90~100 | -250~120 | 有較高的耐磨損、耐腐蝕和防磁性能。用於機械和儀表等用彈性元件 |
GB 3134 | 鈹青銅線 | QBe2 | 0.03~6.0 | 44000 | 37~40 | -200~120 | 有較高的耐磨損、耐腐蝕、防磁和導電性能。用於機械和儀表等用精密彈性元件 |
GB 1222 | 熱扎彈簧鋼 | 65Mn | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~120 | 彈性好,用於普通機械用彈簧 |
55Si2Mn 55Si2Mn8 60Si2Mn 60Si2MnA | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~200 | 較高的疲勞強度,彈性好,廣泛用於各種機械、交通工具等用彈簧 | ||
55CrMnA 60CrMnA | 5~80 | 78000 | 47~52 | -40~250 | 彈性好,抗高溫,用於承受較重負荷的較大彈簧 | ||
50CrVA | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~210 | 高的疲勞強度,抗高溫。用於較高工作溫度下的較大彈簧 |