弹簧

卡塔罗弹簧—阀门弹簧的设计要点

阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件。根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等。而阀门弹簧可以说是阀门最最核心的部件，其中最常见的是圆线圆柱形弹簧，当然偶尔也会根据设计需求的不同使用方线弹簧或者波形弹簧。 

这里我来着重介绍一下设计阀门弹簧需要注意的事项。

弹簧的力值稳定/疲劳寿命： 

经常会有客户找到卡塔罗弹簧，大部分的反馈这样：我们现在用弹簧出现了力值不稳定；力值衰减了；甚至有断裂的情况等等。那么我第一时间的回复往往是让客户先去看一下弹簧使用前后自由长度的变化。是的，弹簧变短了。为什么变短了？因为弹簧塑性变形了，弹簧使用时过应力了，轻微的过应力会让弹簧塑性变形，严重时就有可能断裂。

绝大多数设计工程师对应这种情况第一应对措施是换材料，可能现在的材料不行，然后去琢磨换更硬一点的材料，抗拉强度就更高，更不容易变形了。要是再不行，就会考虑是不是材料的渠道不行，要不要换进口材料？或者去进口弹簧？那阀门的成本务必提升很多，市场竞争力就下降了。

在弹簧设计过程中，材料是影响弹簧疲劳寿命的一项因素，但并不是绝对。再者材料的抗拉强度越高在不过应力的工况下疲劳会越好，但在严重过应力的情况下选择高抗拉强度的材料，反而更容易断裂，因为随着抗拉强度提高的同时硬度也会更高；弹簧的旋绕比，螺旋角同样对弹簧的疲劳影响很大，那就可以说是整个弹簧的设计/物理尺寸都影响着弹簧的疲劳和稳定性。卡塔罗弹簧凭借其自主研发的设计软件《华夏兴智能弹簧设计软件》可以很高效准确的计算出弹簧在其受力高度时的力值以及应力状况，从而预计弹簧的疲劳。

安装空间对阀门弹簧的影响

为什么弹簧过应力了？如果有足够的安装空间，我几乎可以把每款弹簧都设计的非常合理，但是这就是阀门弹簧的局限性，更大的尺寸意味着更多的成本，更差的客户体验。所以阀门弹簧往往就是安装空间很紧凑，经常有同一个尺寸的阀门外壳，换根弹簧就是两个不同的阀门型号，这对弹簧的弹力和疲劳必然是一个挑战。

卡塔罗弹簧的设计能力就是做到充分利用空间，尽可能的让弹簧更稳定。针对安装空间，是哪些尺寸需要着重注意？弹簧的压并高度：这个比较容易理解，弹簧的最低使用高度不能低于弹簧的压并高度。弹簧的外径：这个不光需要注意弹簧的公差，公差以外还要加上压并膨胀的尺寸，特别是行程比较大的时候相对的压并膨胀也会更加明显，避免弹簧外径过于贴近阀门内壁，在下压时会有抱死的风险。

另外还有线径的选择：一方面要调出客户需要的力值，一方面要控制压并高度，还要尽可能的利用空间让节距变小来提升疲劳，所以特别是在弹簧疲劳吃紧的工况下线径的选择非常重要。

工艺选择：

当然因为限制了安装的空间，所以不是每款阀门弹簧都可以给出完美的解决方案的，但是根据我们的经验，我们会尽量给到您一个优化后可用的方案。除了设计以外，还可以增加抛丸；预压等工序来释放应力提升疲劳。根据设计的需要添加必要的工序，选择性的添加工序也为客户节省了成本。

总结：

阀门弹簧的设计是制造的基础，前期优异的设计可以有效的缩短产品研发周期，规避后续产品量产阶段不必要的投入。当然生产才是根本，好的设计要配合精细的生产过程以及渠道可靠的原材料来实现。                                                   

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