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〔技术计算〕矩形螺旋弹簧的使用方法与注意事项

矩形螺旋弹簧的使用方法与注意事项

MISUMI不断地对矩形螺旋弹簧的截面形状进行设计与改良(圆线螺旋弹簧除外),努力提高其耐久性。为了客户能放心地使用,请充分留意下述注意事项以及应该避免的使用方法。

①无弹簧导承时的使用
在没有弹簧导承的条件下使用时,弹簧会发生纵弯曲与横弯曲等情况,弯曲的内侧会产生局部高应力,最终导致折损。因此,请务必使用导向轴、外径导承等弹簧导承。 ※一般来说,通过内径侧导承将导向轴自上而下贯通后使用最为理想。

②关于弹簧的内径与导向轴
如果与导向轴之间的间隙较小,导向轴就会使弹簧内径产生磨损,并以磨损部为起点,最终导致折损。另外,如果与导向轴之间的间隙过大,则会导致纵弯曲。建议导向轴直径比内径小1.0mm左右。
另外,如图-1所示,自由长度较长的弹簧(自由长度/外径为4以上的弹簧)其导向轴需带有落差以免横弯曲时接触弹簧内径。

③关于弹簧的外径与沉孔
如果与沉孔之间的间隙较小,则会因弹簧压缩后外径侧膨胀而导致外径受到约束,形成应力集中,最终导致折损。建议沉孔外径比外径大1.5mm左右。自由长度较长的弹簧采用如图-1所示的沉孔形状比较理想。

④导向轴长度、沉孔深度较小时
如果导承长度较小,弹簧纵弯曲时会接触导承前端部,产生摩擦,最终导致折损。建议将导承长度设为初始设定高度×1/2以上。另外,进行约C3的倒角处理。

⑤超过最大挠曲量(30万次)的使用(在接近压紧长度附近使用时)
使用次数超过30万次以上时,截面会产生超过计算值的高应力,最终导致折损。另外,由于接近压紧长度,有效弹簧卷绕部分逐渐压紧,弹簧常数增大,如图-2所示,负载线图升高,因而会产生高应力,最终导致折损。因此,使用次数不要超过30万次。

⑥无初始挠曲条件下的使用
如果有间隙,弹簧就会上下运动,并发生纵弯曲与横弯曲。如果去除初始挠曲后再使用,弹簧的上下面就会变得稳定。

⑦夹住废料、异物状态下的使用
如果夹住异物,那么,相应部分的有效弹簧卷就失去作用,如图-3所示,造成除此之外的部分产生挠曲,这实际上相当于减小了有效弹簧圈数,因而会产生高应力,最终导致折损。因此,请注意勿使废料、异物进入。

⑧安装面平行度较差场所中的使用
如果安装面的平行度较差,弹簧就会产生横弯曲,弯曲的内侧会产生局部高应力,最终导致折损。另外,如图-4所示,模具的平行度较差时,也会由于弹簧弯曲、30万次以上的使用等原因而最终导致折损。因此请改善安装面的平行度,并且不要超过30万次的使用条件。

⑨弹簧直列使用
直列使用时,如图-5所示,弹簧产生弯曲,有时还卡在导向轴、沉孔上,并以与①相同的理由,最终导致折损。另外,由于弹簧负载的差异,负载较小的弹簧抵挡不住负载较大的弹簧(图-6),使得小负载弹簧的挠曲量增大,导致耐久性降低以及折损。

⑩弹簧成对使用
如图-7所示,成对使用时,弹簧产生纵弯曲后,内部就会进入到外部的线之间(反之亦然),并以与④相同的理由,最终导致折损。

⑪弹簧横向使用
横向使用弹簧时,导向轴会使弹簧内径产生磨损,并以磨损部为起点,最终导致折损。

MISUMI耐久试验条件 图-1 图-2 图-3
①弹簧导承方式
导向轴贯通
导向轴直径:d-1.0mm
②初始挠曲量
1.0mm
③振幅
30万次条件值的挠曲量
④速度
180spm
※耐久次数有时会因使用状况
而异。
       
图-4 图-5 图-6 图-7

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