对于承受动态载荷的弹簧(即,承受循环载荷变化并且要求的寿命大于 10 5 个工作行程的弹簧),根据 τ 8 ≤ u s τ A 公式进行的常规静态应力检查是不够的。必须对此类弹簧进行弹簧材料的疲劳载荷校核。
如果要使此类弹簧满足预期动态载荷,则除了上述的静态检查外,τ 8 ≤τ e /k f 公式中的条件还必须为真。可以根据特定的钢丝直径、材料、寿命要求和弹簧载荷在相应的“史密斯疲劳曲线”中获得 te 疲劳极限。
其中:
F 1 |
最小工作扭矩 [N, lb] |
F 8 |
最大工作扭矩 [N, lb] |
k f |
疲劳极限时的安全系数 [-] |
N |
弹簧大量变形量时的寿命 [-] |
σ ult |
弹簧材料的极限拉伸应力 [MPa, psi] |
τ 1 |
预承载时弹簧材料的扭应力 [MPa, psi] |
τ 8 |
完全承载时弹簧材料的扭应力 [MPa, psi] |
τ e |
承受疲劳载荷弹簧的剪切疲劳极限 [MPa, psi] |
τ e0 |
零平均应力剪切时的基本疲劳极限 [MPa, psi] |
τ A |
弹簧材料许用扭应力 [MPa, psi] |
零平均应力时的材料基本疲劳极限 τ e0 的数据显示在试验数据图(参见下图)中。这些数据的有效性由特定材料、表面光洁度和弹簧寿命确定。
其中:
曲线 0 |
用于符合所需寿命的钢弹簧的基本疲劳极限 te0 的理论计算曲线 |
|
曲线 1 |
用于喷丸强化处理的基本疲劳极限的最大建议值 |
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曲线 8 |
用于未喷丸强化处理的基本疲劳极限的最大建议值 |