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波形弹簧知识大全
- 分类：弹簧科普
- 发布时间：2023-03-16 15:59:32
【概要描述】波形弹簧简称波簧，是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性元件。通常应用于载荷和变形量均不大，要求弹簧刚度较小需施加轴向预压力的场合。（1）波形弹簧结构型式：1.部分重叠单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层：圆环不封闭；端口处相互重叠；重叠位置在波峰或波谷处；波数大于或等于3个；2. 开口单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层；圆环不封闭，开口位置在波峰或波谷处；端口之间留有一定距离；波数大于或等于3个；3
波形弹簧知识大全
【概要描述】波形弹簧简称波簧，是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性元件。通常应用于载荷和变形量均不大，要求弹簧刚度较小需施加轴向预压力的场合。（1）波形弹簧结构型式：1.部分重叠单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层：圆环不封闭；端口处相互重叠；重叠位置在波峰或波谷处；波数大于或等于3个；2. 开口单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层；圆环不封闭，开口位置在波峰或波谷处；端口之间留有一定距离；波数大于或等于3个；3
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波形弹簧简称波簧，是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性元件。通常应用于载荷和变形量均不大，要求弹簧刚度较小需施加轴向预压力的场合。
（1）波形弹簧结构型式：
1.部分重叠单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层：圆环不封闭；端口处相互重叠；重叠位置在波峰或波谷处；波数大于或等于3个；
2. 开口单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层；圆环不封闭，开口位置在波峰或波谷处；端口之间留有一定距离；波数大于或等于3个；
3. 封闭单层波形弹簧，该结构波簧总层数为一层；圆环封闭；波数大于或等于3个；
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4. 峰对谷无支承圈多层波形弹簧，该结构波簧总层数大于一层；每层的波数为2.5个、3.5个、4.5个等；互相接触的两层在波峰与波谷处接触；两端没有支承圈：有效圈数等于总圈数；
5.峰对谷有支承圈多层波形弹簧，该结构波簧总层数大于一层；有效圈的波数为2.5个、3.5个、4.5个···；互相接触的两层在波峰与波谷处接触：两端各有一个平圈作为支承圈；有效圈数比总圈数少2圈；
6.叠加多层波形弹簧，该结构波簧总层数大于一层；有效圈的波数为3个、4个、5个···；上层圈的下表面与下层圈的上表面接触；
（2）为什么选用波形弹簧？
波形弹簧，与普通螺旋压缩弹簧在拥有相同载荷的基础上，波形弹簧可以将弹簧高度降低50%。
（3）波形弹簧材料选择？
一般选择合金弹簧钢：SWRH72A/72B、SAE1070-1090、50CrVA、65Mn等
不锈钢：SUS304、SUS316、SUS631
耐高温镍基合金：Inconel718、Inconel750
具体参考锐尔立弹性技术官网
（4）尺寸公差带选择
1.波簧的内、外径极限偏差按下表的规定；单位：mm
中径 | ≤25 | ＞25～40 | ＞40～55 | ＞55～70 | ＞70～130 | ＞130～180 | ＞180～240 |
极限偏差 | ±0.30 | ±0.40 | ±0.50 | ±0.60 | ±0.80 | ±1.00 | ±1.20 |
2.厚度，波簧的厚度极限偏差按下表的规定
厚度 | 0.2～0.4 | ＞0.4～0.6 | ＞0.6～0.8 | ＞0.8～1.2 | ＞1.2～2.0 |
极限偏差 | ±0.02 | ±0.03 | ±0.04 | ±0.05 | ±0.06 |
注：在保证特性要求的条件下，厚度极限偏差在制造过程中可作适当调整，但其公差带不得超出本表规定的范围。 | |||||
3.自由高度，单层开口和单层闭口波簧的自由高度极限偏差按下表的规定，多层波形弹簧自由高度的极限偏差由供需双方协议规定，当有特性要求时，自由高度作参考。同一个波簧各波高度差下表的规定。
自由高度 | ＞3～4.5 | ＞4.5～5.5 | ＞5.5～8.0 | ＞8.0 |
自由高度极限偏差 | ±0.5 | ±0.8 | ±1.0 | ±1.5 |
偏差 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 |
（5）行程与载荷选择
1.在指定高度的负荷下，波簧变形量应在最大压缩行程h的15%～70%之间，超过此范围，理论计算值与实际检测值会有偏差。
指定高度时的负荷P的极限偏差，按下表规定。
厚度t(mm) | 极限偏差 |
0.2～0.6 | ±15% |
＞0.6～1.0 | ±12% |
＞1.0～2.0 | ±10% |
（6）波形弹簧检验项目
1.表面质量，波形弹簧表面不允许有对使用有害的毛刺、裂纹、伤痕等缺陷。
2.几何尺寸
2.1厚度，波簧的厚度用尖头千分尺沿圆周在中径处测量不少于3点，取平均值。
2.2外径、内径，波簧的外径、内径用分度值不小于0.02mm的游标卡尺测量，测量其相互垂直的两点，外径取最大值，内径取最小值。
2.3自由高度，波簧的自由高度在二级精度的平台上，用分度值不小于0.02mm的深度游标卡尺测量各波峰高度，取平均值。
3.负荷
波形弹簧的负荷检测在精度不低于1%的试验机上进行，测量加载到指定高度时的负荷，两端的压板硬度必须在52HRC以上，表面粗糙度Ra<1.6μm。
4.永久变形
将波形弹簧用试验负荷压缩三次后，测量第二次与第三次压缩后的自由高度变化值。永久变形检验后波簧的自由高度应在极限偏差范围内。
5.硬度
波形弹簧硬度按GB/T230.1，第一部分或GB/T4340.1的规定。厚度<1mm，在维氏（或表面洛氏）硬度计上进行；厚度≥1mm，在洛氏硬度计上进行。每件打4点，第1点不考核，取后3点的平均值。
6.疲劳试验
波簧在疲劳试验机上用等幅正弦波负荷进行试验。试验单片进行，试验前必须预压0.15h0～0.20h0，应力振幅根据寿命要求客户协商确定。
（6）波形弹簧的设计计算及应用
6.1单层开口波形弹簧和单层闭口波形弹簧
6.1.1单层开口波形弹簧和单层闭口波形弹簧负荷
（B.1）其中
N | 2.0-4.0 | 4.5-6.5 | 7.0-9.5 | ≥10 |
K | 3.88 | 2.90 | 2.30 | 2.13 |
注：实际生产中，单层开口波形弹簧负荷比单层闭口波形弹簧略小。
6.1.2单层开口波形弹簧和单层闭口波形弹簧计算应力
（B.2）6.1.3单层开口波形弹簧和单层闭口波形弹簧刚度
(B.3)6.2峰对峰多层波簧
6.2.1峰对峰多层波簧负荷
（B.5）其中N的取值为2.5/3.5/4.5/5.5·······
6.2.2峰对峰多层波簧计算应力
(B.6)式中P按照B.5中公式计算。
6.2.3峰对峰多层波簧刚度
(B.7)6.3峰对谷多层波簧
6.3.1峰对谷多层波簧负荷
（B.9）6.3.2峰对谷多层波簧计算应力
（B.10）6.3.3峰对谷多层波簧刚度
(B.11)6.4负荷分类、许用应力
6.4.1负荷分类
静负荷：作用负荷不变或在长时间内只有偶尔变化，在规定寿命内变化次数小于1×10次。
变负荷：作用在波簧上的负荷在预加负荷P和工作负荷P之间循环变化，在规定寿命内变化次数大于1×10次。
6.4.2静负荷作用下波簧的许用应力
静负荷作用下波簧的波簧，应通过校验B.3.1.2、B.3.2.2、B.3.3.2中的公式计算应力来保证自由高度的稳定。在压平时的计算应力σ应接近波簧材料的屈服极限σ。
6.4.3变负荷作用下波簧的疲劳极限
表B2提供了波簧在两个高度工作时，通过计算应力估计疲劳极限的方法，虽然这些方法经过了证实，还是推荐试验方法确认疲劳极限。
表B2
寿命系数X | 疲劳极限(次) |
<0.40 | <30,000 |
0.40～0.49 | 30,000-50,000 |
表B2(续)
寿命系数X | 疲劳极限(次) |
0.56～0.60 | 75,000-100,000 |
0.61～0.67 | 100,000-200,000 |
0.68～0.70 | 200,000-1,000,000 |
>0.70 | Over1,000,000 |
寿命系数
其中:X=(σ-S1)/(σ-S2)
σ＝材料的屈服强度
S1＝较低工作点时的计算应力
S2=较高工作点时的计算应力
锐尔立弹性技术有限公司www.raleigh-spring.com
由国家标准编写者创立专注于波形弹簧的研发与制造。拥有从原材料到专用设备及产品制造完整生产链。应用于汽车行业、航空航天、电梯制动、机床主轴、轨道交通、阀门、电力开关、石油钻井、船舶制造、风力制动、芯片IGBT、电机等行业。锐尔立已服务3000多家工业企业，始终坚持给每一个客户提供最优的产品与技术解决方案！
