[发明专利]一种弹簧总圈数的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及圆柱螺旋式弹簧生产领域，尤其设计一种圆柱螺旋弹簧总圈数的设计方法。

背景技术

随着经济和技术的飞速发展，我国的铁路列车不断更新换代，速度也不断提高，随着列车质量的提高以及速度的上升，铁路列车对弹簧的要求也越来越高，尤其是速度可以达到200-500公里/小时的高速列车，对弹簧的刚度需求更加准确，十分微小的刚度公差都可能对高速运行的列车造成影响。弹簧的刚度取决于弹簧材料的切变模量、弹簧的料径、弹簧的中径以及弹簧的有效圈数，其中弹簧的有效圈数是不能测量出来的，其值的大小是通过端圈的卷制工艺及总圈数的设置来保证的。目前在弹簧设计生产领域，常常只是简单地将弹簧的总圈数计算为：总圈数＝有效圈+1.5，即在有效圈的基础上，均再加上1.5圈的端圈，作为其影响总圈数的补充圈数。这种算法在精细度以及刚度公差要求不严格的情况下可以粗略地得出总圈数，但是对于刚度公差要求严格、尺寸较大的弹簧，具有很大弊端：

以上总圈数的计算所计算出的总圈数往往是小于实际需要的圈数，造成实际的有效圈数少，从而导致弹簧的刚度偏大，在较大尺寸高精度的弹簧生产领域补充圈数的影响因素较难确认，并且确定补充圈数的影响因素以及确定补充圈数本身成本较大，因此目前仍在采用总圈数＝有效圈+1.5的粗略计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够准确计算圆柱螺旋弹簧总圈数，减小刚度公差的设计方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弹簧总圈数的设计方法，所述弹簧总圈数由以下公式确定：

弹簧总圈数＝有效圈+端圈磨削的长度换算成的圈数+接触线长度换算成的圈数。

进一步地，所述弹簧为圆柱螺旋式弹簧。

本发明的优点及有益效果：

本发明提供的弹簧总圈数的设计方法，将弹簧总圈数限定为：有效圈+端圈磨削的长度换算成的圈数+接触线长度换算成的圈数，确定了影响补充圈数的因素：端圈磨削的长度换算成的圈数和接触线长度换算成的圈数，能够更加精确地确定弹簧总圈数，减小弹簧刚度公差。

附图说明

图1为本发明提供的弹簧总圈数的设计方法的弹簧结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种弹簧总圈数的设计方法，弹簧总圈数的计算公式为：

弹簧总圈数n_t＝有效圈n+端圈磨削的长度换算成的圈数+接触线长度1换算成的圈数。接触线长度如图1所示，有效圈数指保持相等节距的圈数。

对于质量要求较高的弹簧而言，弹簧的两端面需要保持水平，因此，在生产工艺中需要对弹簧的端圈进行磨削，端圈磨削会产生额外的圈数，因此端圈磨削的长度换算成的圈数应当成为总圈数的一部分，另外，接触线同样也会产生额外的圈数，这部分也应当换算成圈数并成为总圈数的一部分。这样设计的弹簧能够最大程度较小圈数误差，保证弹簧的刚度。

进一步地，所述弹簧为圆柱螺旋式弹簧。

现常用的将端圈圈数确定为1.5的总圈数确定方式或将端圈圈数确定为更小的值均会使弹簧的刚度产生较大偏差，如表1所示。

表1.不同端圈圈数刚度比较

通过表1可以看出，在将端圈圈数固定在1.5圈时，生产出的弹簧刚度公差能够达到10％，铁路车辆对刚度公差的要求十分严格，往往在5％左右，因此将端圈圈数固定在1.5圈时所造成的刚度公差完全不能满足铁路车辆对弹簧的要求，而本发明提供的弹簧总圈数的设计方法能够将刚度公差限制在+4％至-4％以内，使弹簧圈数更加准确，能够满足铁路车辆及其他精细度高的领域对弹簧的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。