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气门弹簧是什么?

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王孝明 2021-04-25 07:05

弹簧钢丝制成弹簧后,要经过去应力回火工序,一般来说弹簧直径要缩小、总圈数要增加。直径的收缩量与旋绕比有关,旋绕比愈大,收缩量愈大。因此,在批量生产前要进行首件试样,试样确定后才能批量投产,随着高应力弹簧的大量生产,油回火合金弹簧材料被广泛使用,但是目前没有这方面的经验公式,根据我公司多年的弹簧生产经验,发现弹簧去应力回火收缩量存在一定的规律, 现将有关数据进行回归分析得到以下经验公式:△D=3.188×10-6×C×D×T

经验公式的取得过程如下:

一、 方程的建立:

1、假设去应力回火收缩量之间的规律为一元线性回归方程,即

△D= a +Kt×C×D×T,

其中△D ---回火后的直径收缩量, C---旋绕比,

D---弹簧中径, T---回火温度。

△D为因变量,C×D×T为自变量,a 、Kt为待定参数(回归参数)。

2、收集样本:收集我公司常用的57种产品的数据,汇总到表一中。

3、计算方程中的a、Kt的值:

针对以上表一,运用SPSS 12软件进行统计分析,得到计算结果如表二,方程如下:△D=0.087+2.954×10-6×C×D×T

4、△D与C×D×T之间是否真的存在线性关系?即H0:Kt=0,和H1:Kt≠0谁成立?△D的变化由多少能够由C×D×T的变化所解释?对方程进行显著性检验:

H0: Kt=0 方程无效

H1: Kt≠0 方程有效

确定方程是否有用?采用F检验法。从表二ANOVAb中可以看出,sig.<0.01,证明方程有用;

确定方程是否有节距项?用T检验法,从表二Coefficientsa中可以看出,(constant)项中sig.>0.05,证明不应该有常数项,常数项是多余的,必须从模型中去掉。

确定方程是否有进一步简化的余地?用T检验法,从表二Coefficientsa中可以看出,sig.<0.05,该自变量必须在模型中存在。

在表二Model summary R Square=64.9%<80%,也说明该方程的解释能力只有64.9%,该方程的解释能力差,该方程不太适用。

5、根据以上分析,重新建立一元回归方程:△D= Kt×C×D×T

6、重新计算Kt值,对表一重新运用SPSS软件进行统计分析(不含常数项),得到计算结果如表三,方程为△D=3.188×10-6×C×D×T。

7、对方程进行显著性检验:

H0 Kt=0 方程无效

H1 Kt≠0 方程有效

确定方程是否有用?采用F检验法。从表三ANOVAb中可以看出,sig.<0.01,证明方程有用;

确定方程是否有进一步简化的余地?用T检验法,从表三Coefficientsa中可以看出,自变量sig. <0.05,说明该变量无简化余地;

在表三Model summary中, R Squarea=86.3%>80%,也说明该方程的解释能力为86.3%,解释能力比较强,即△D的变化当中由C×D×T引起的变化占的比例为86.3%,该方程有效。

方程为△D=3.188×10-6×C×D×T

二、 应用及推广

举例说明:

某发动机气阀弹簧采用油回火气阀弹簧用炙縎WOSC-V制造,钢丝直径3.2mm,弹簧内径为16.9mm,总圈数为7圈,有效圈数为5圈,试计算弹簧去应力回火缩量.

根据以上材料和钢丝直径,绕簧后去应力回火通常采用:420℃,20分钟。已知:d=3.2 D1=16.9 T=420 Nt=7

计算:

D=d+D1=3.2+16.9=20.1

C=D/d=20.1/3.2=6.28 T=420

根据弹簧去应力回火收缩量公式

△ D=3.188×10-6×C×D×T=3.188×10-6×6.28×20.1×420=0.17mm

△ N=(ΔD× Nt)/(D+ΔD)=(0.17×7)/(20.1+0.17)=0.06(圈)

由此可见弹簧在经过去应力回火工序后,弹簧直径缩小0.17mm,总圈数增加0.06圈,为了保证弹簧成品尺寸符合图纸和技术要求,需要在绕簧时考虑弹簧的回缩量,那么通常绕簧工艺如下设计:绕簧内径=D1+ΔD=16.9+0.17=17.07mm,总圈数= Nt-ΔN=7-0.06=6.94(圈)

当然,绕簧工艺设计时除了要考虑弹簧所使用的材料、旋绕比、弹簧中径、温度等主要因素外,还要考虑螺距、材料抗拉强度等次要因素。最终还要通过试验验证,方可作为批量生产工艺采用。

三、 结论:

弹簧绕簧回火后的直径收缩量为△D=Kt×C×D×T,

其中:Kt=3.188×10-6 C---旋绕比,

D---弹簧中径, T---回火温度。

适用范围:

a) 冷成型工艺

b) 无心卷制

c) 油回火合金钢,如60Si2MnA,55CrSi,50CrV等国产合金钢丝,SWOSC-V,SWOCV-V,SWOSC-B,SWOSM-B,OTEVA70,SWI-200等国外合金钢丝。

通过以上经验公式,能够减少试验次数,提高弹簧合格率,降低生产成本。

致谢:大连理工大学管理学院 王雪华副教授

备注:

碳素弹簧钢丝、琴钢丝无心绕制成的弹簧可以参照《弹簧设计手册》(机械工业出版社)第3章 第2.4节,弹簧去应力回火后弹簧直径收缩量可按下列经验公式估算:△D=4.4×10-6×C×D×T.

参考文献

1、大连理工大学管理学院 《应用统计》 王雪华副教授主编。

2、《弹簧手册》机械工业出版社 张英会、刘辉航、王德成主编。

3、SPSS 12 统计软件。

4、《六西格玛解决方案》 广东经济出版社 张驰 编著。

弹簧回火收缩量相关参数的数据汇总 表一

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9

序号 规格(d) 材质 △D(收缩量) C(旋绕比) D(中径) T(温度) C*D*T C*D*T/1000000

1 4.50 55CrSi 0.25 6.83 30.75 420 88209.45 0.08820945

2 4.00 55CrSi 0.26 8.385 33.54 420 118117.818 0.118117818

3 4.00 55CrSi 0.20 6.375 25.50 420 68276.25 0.06827625

4 3.10 55CrSi 0.16 7.997 24.79 420 83263.1646 0.08326316

5 4.00 55CrSi 0.20 6.35 25.40 420 67741.8 0.0677418

6 4.00 55CrSi 0.30 6.925 27.70 420 80565.45 0.08056545

7 3.10 SWOSC-V 0.15 6.452 20.00 420 54196.8 0.0541968

8 4.00 SWOSC-V 0.20 6.225 24.90 420 65101.05 0.06510105

9 3.20 SWOSC-V 0.10 6.594 21.10 420 58436.028 0.058436028

10 3.00 55CrSi 0.20 6.633 19.90 420 55438.614 0.055438614

11 4.00 55CrSi 0.20 6.425 25.70 420 69351.45 0.06935145

12 4.00 55CrSi 0.20 6.225 24.90 420 65101.05 0.06510105

13 3.10 55CrSi 0.25 6.726 20.85 420 58899.582 0.058899582

14 4.20 OTEVA70 0.10 5.76 24.20 420 58564.968 0.058564968

15 3.60 OTEVA70 0.10 7 25.20 420 74088 0.074088

16 4.75 55CrSi 0.20 6.06 28.80 420 73301.76 0.07330176

17 4.90 55CrSi 0.20 5.9 28.91 420 71638.98 0.07163898

18 4.50 55CrSi 0.20 7.89 35.50 优艾设计网_设计百科420 117639.9 0.1176399

19 3.00 50CrV 0.11 8.00 24.00 360 69120 0.06912

20 3.20 55CrSi 0.20 6.063 19.40 420 49401.324 0.049401324

21 2.50 SWOCV-V 0.20 8.8 22.00 420 81312 0.081312

22 4.25 SWOCV-V 0.25 7.224 30.70 420 93146.256 0.093146256

23 11.8 55CrSi 1.1 10.042 118.5 420 499790.34 0.49979034

24 13 55CrSi 1.1 9.023 117.3 420 444527.118 0.444527118

25 10.5 55CrSi 1 8.762 92 420 338563.68 0.33856368

26 10.4 55CrSi 0.4 6.654 69.2 420 193391.856 0.193391856

27 12.7 55CrSi 2.3 10.866 138 420 629793.36 0.62979336

28 11.5 55CrSi 0.6 10.374 119.3 410 507423.462 0.507423462

29 10.5 55CrSi 1.5 9.476 99.5 420 396002.04 0.39600204

30 10.2 55CrSi 0.75 9.049 92.3 395 329912.9665 0.329912967

31 11 55CrSi 1.5 9 99 420 374220 0.37422

32 10.7 55CrSi 1.5 9.28 99.3 420 387031.68 0.38703168

33 10 55CrSi 0.75 9.25 92.5 420 359362.5 0.3593625

34 9.5 SWOSC-B 0.5 10.526 100 395 415777 0.415777

35 13.6 SWOSC-B 1.55 7.985 108.6 420 364211.82 0.36421182

36 14 SWOSC-B 1 7.786 109 420 356443.08 0.35644308

37 10.5 SWOSC-B 1.2 8.762 92.5 400 324194 0.324194

38 14 SWOSC-B 2 11.143 156 420 730089.36 0.73008936

39 12.5 SWOSC-B 2 8.56 107 420 384686.4 0.3846864

40 12 55CrSi 1.5 11.375 136.5 420 652128.75 0.65212875

41 9.6 SWI-200 0.5 9.552 91.7 390 341608.176 0.341608176

42 10.5 55CrSi 2.1 9.524 100 420 400008 0.400008

43 10.2 55CrSi 2 10.275 104.8 400 430728 0.430728

44 11.5 55CrSi 1.75 8.065 92.75 410 306691.7875 0.306691788

45 12.67 55CrSi 1.5 8.471 107.33 420 381860.8206 0.381860821

46 10.5 55CrSi 1.5 9.524 100 400 380960 0.38096

47 10.5 55CrSi 1.9 9.524 100 420 400008 0.400008

48 11 60Si2MnA 1.25 7.295 80.25 420 245877.975 0.245877975

49 10 60Si2MnA 0.75 5.525 55.25 400 122102.5 0.1221025

50 11 60Si2MnA 1 7.273 80 420 244372.8 0.2443728

51 10.8 60Si2MnA 0.7 7.407 80 420 248875.2 0.2488752

52 12 60Si2MnA 0.5 5.25 63 400 132300 0.1323

53 14 60Si2MnA 1 5 70 410 143500 0.1435

54 14 60Si2MnA 1 5.036 70.5 410 145565.58 0.14556558

55 10.5 60Si2MnA 0.8 6.638 69.7 400 185067.44 0.18506744

56 11 60Si2MnA 1.25 7.295 80.25 420 245877.975 0.245877975

57 11.5 60Si2MnA 0.5 9 103.5 420 391230 0.3912


高惠敏 2021-04-25 07:05

网友的回答气门弹簧是以弹赞钢丝绕成的螺旋形,每圈钢丝之间留有一定的间距作为伸缩余地。钢丝具有一定的弹性,经过定性热处理工艺后受压时就不容易变形,发动机采用这种弹簧作为气门的复位装置。当气门升程是由凸轮推进驱动的时候,弹簧受压而贮存一部分能量,凸轮回转后弹簧放松使气门闭合,这样往复循环达到气门正常工作的目的。气门弹簧的好坏直接影响到气门能否正常工作。   (1)气门弹簧不允许有任何裂纹、倾斜面、两端不平整或者倒置使用,否则就会发生弹簧折断,不平整者会增加气门杆与导管的磨损,造成气门摆动关闭不严。   (2)气门弹簧的自由长度及在规定压缩长度内的相应压力应符合原厂规定标准,否则就会产生气门关闭时弹簧自由长度不够而压力减弱,使气门关闭不严或气门关闭无力,这会使气门工作面烧蚀。压缩后的长度过长者,会产生凸轮转动顶面还未到顶弹簧圈已经无空隙,弹簧很容易断裂,座圈容易破裂,而且挺杆球面和凸轮轴凸轮尖端会强制性磨损。   (3)气门弹簧的相应压力不得过高,必须按照原厂规定标准使用,否则就会使凸轮轴凸轮尖端与气门挺杆球面加剧磨损,造成气门脚间隙过大而出现异响,经调整后间隙也难以排除。   (4)气门弹簧座锁销孔和哈夫块的高低位置不得移动,弹簧座的厚度不得变动,弹簧垫应在压缩长度之内而不宜过厚,靠近气缸体的弹簧座缘优艾设计网_电脑技术必须完整平行。以上部位异常不但影响弹簧的压缩长度和自由长度,而且引起凸轮、挺杆、气门的不正常磨损,甚至使气门弹簧折断、弹簧座圈破裂。   另外,气门弹簧的压缩长度过长、压力增大以及加垫圈过厚等还会使胶木时规齿轮破碎。


邵斐 2021-04-25 07:07

气门弹簧当然是用来气门复位,也就是关闭气门的,其材质、热处理、力值都非优艾设计网_设计圈常关键,不能太软也不能太硬。


余昌隆 优艾设计网_电脑技术 2021-04-25 07:09

你好,对于气门弹簧来说,主要是使气门能够快速的复位,使气门在静止状态下处于关闭情况,这个在使用过程当中要求还是比较高的。


张华冰 2021-04-25 07:16

优艾设计网_设计圈 请问各位老大做气门弹簧用的是什么材质啊?


高惠敏 优艾设计网_设计客 2021-04-25 07:22

气门弹簧的作用是克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力,防止各传动件之间因惯性力的作用而产生间隙,保证气门及时落座并紧紧贴合,防止气门在发动机振动时发生跳动,破坏其密封性。因此,气门弹簧应具有足够的刚度和安装预紧力。


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