SIS - Standardiseringskommissionen i Sverige SVENSK STANDARD SS 2390 Standarden utarbetad av Första giltighetsdag Utgåva Sida Registrering SMS SVERIGES MEKANSTANDARDISERING 1987-02-15 2 1(20) SMS reg 31.123 SIS FASTSTÄLLER OCH UTGER SVENSK STANDARD SAMT SÄLJER NATIONELLA OCH INTERNATIONELLA STANDARDPUBLIKATIONER Fjädrar Cylindriska skruvfjädrar av rund fjäderståltråd Dragfjädrar - Beräkningar Helical springs made from round wire Tension springs - Calculations lnnehåll Sida Orientering................................................... 2 1 2 3 4 5 6 7 8 8.1 8.2 8.3 8.4 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 Omfattning och tillämpning..................................2 Referenser................................................2 Beteckningar, benämningar och enheter............................... 3 Grundformler.....................................................5 Skjuvmodul, G..............................................6 Korrektionsfaktor, k..................................... 6 Begynnelsekraft, F 0...........................................6 Tillåtna spänningar,.........................................6 Allmänt...................................................6 Tillåten sättning i fjädern är bestämmande............................6 Trådens utmattningshållfasthet är bestämmande.........................6 Bestämmande data för tillåtna spänningar...........................7 Diagram och tabeller..................................................7 Begynnelsekraftens storlek i förhållande till största tillåtna fjäderkraft F n vid olika formförhållande, D m /D t...............................7 Korrektionsfaktor, k................................7 för kallformade fjädrar av SS-stål 17 74-04, -05 och -06................. 8 för kallformade fjädrar av SS-stål 17 70-03, 20 90-05 och 22 30-05......... 8 för kallformade fjädrar av SIS stål 23 31-06 och SS-stål 23 43-04......... 9 för varmformade fjädrar av SS-stål 22 30 03, 22 30-04............... 9 Faktorer α och β för beräkning av tillåten spänningsvariation, τ v.............. 9 Dimensionsfaktor, K d.................................................. 10 Livslängdsfaktor, η d..........................................10 Bilaga A Al A2 A3 Bilaga B B1 B2 B3 Bilaga C Cl C2 C3 (Ej standard) Dimensionering av fjäder utan begynnelsekraft........11 Antal belastningscykler, N C 1200............................. 11 Antal belastningscykler, N C > 1200.......................... 11 Uppskattning och beräkning av fjäderdata....................... 11 (Ej standard) Dimensionering av fjäder med begynnelsekraft.......... 13 Antal belastningscykler, N C 1200.........................13 Antal belastningscykler, N C > 1200.......................... 13 Uppskattning och beräkning av fjäderdata....................... 13 (Ej standard) Beräkningsexempel............................15 Dimensionering av fjäder utan begynnelsekraft när antalet belastnings. cykler, N C 1200..................................................15 Dimensionering av fjäder med begynnelsekraft när antalet belastningscykler, N C > 1200...................................... 17 Tillåtet antal belastningscykler för given fjäder.................... 19 UDK 621 272 Beteckningen SS för svensk standard infördes 1978. Svensk standard med beteckning SEN, SIS eller SMS får beteckningen SS vid revidering.
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 2 Orientering Denna utgåva skiljer sig från utgåva 1 främst genom att formeln för fjäderarbete i avsnitt 4 har rättats. Vidare har referenserna korrigerats. Terminologi enligt SS 2382 tillämpas i denna standard. Fjädrarnas ändutformning är enligt SS 2386. Bilagorna A, B och C är ej svensk standard men har tagits med för att ge exempel på dimensionering och beräkning av dragfjädrar. Bilagorna tillsammans beskriver ett beräkningssystem, för dimensionering av fjädrar, som om beräkningarna följs i given ordning ger de dimensioner som krävs för tillverkning av lämplig fjäder. 1 Omfattning och tillämpning Standarden gäller för kall- och varmformade icke ytbehandlade cylindriska dragfjädrar, som används vid temperatur mellan 20 och + 80 ºC. Vid annan arbetstemperatur samt vid ytbehandlade fjädrar bör tillverkaren rådfrågas. 2 Referenser I standarden hänvisas till följande standarder. SS 2382 (SMS reg 31.101) Fjädrar Cylindriska skruvfjädrar av rund fjäderståltråd Tryck- och dragfjädrar Terminologi SS 2386 (SMS reg 31.107) Fjädrar Cylindriska skruvfjädrar av rund fjäderståltråd Tryck- och dragfjädrar Ändutformning SS 14 17 70, Fjäderstål SS-stål 17 70 SS 14 17 74, Fjäderstål SS-stål 17 74 (även i bilagan) SS 14 20 90, Fjäderstål SS-stål 20 90 SS 14 22 30, Fjäderstål SS-stål 22 30 SIS 14 23 31, Stål 22 31 Rostfritt stål SS 14 23 43, Rostfritt stål SS-stål 23 43 SIS 21 25 50, Värmvalsad rundtråd av stål SIS 21 25 62, Dragen rund ståltråd för fjädrar
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 3 3 Beteckningar, benämningar och enheter Fjäderkraft Figur 1 Dragfjäderdiagram Tabellen fortsätter på sida 4.
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 4 Tabell forts
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 5 4 Grundformler
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 6 5 Skjuvmodul, G Följande skjuvmoduler skall användas vid beräkning: Fjäderstål G = 81 500 N/mm 2 6 Korrektionsfaktor, k Rostfritt stål G = 72 000 N/mm 2 I en rund rak tråd, som är utsatt för vridning, är skjuvspänningen proportionell mot avståndet från trådens centrum. I en skruvfjäder uppkommer emellertid (vid fjäderns insida) en spänningsstegring vars storlek är beroende av fjäderns formförhållande D m /D t. k erhålls även ur diagram 9.2. 7 Begynnelsekraft, F 0 En dragfjäder bör lindas så, att en viss kraft behövs för att fjädervarven skall kunna åtskiljas. Denna kraft kallas begynnelsekraft och uppstår genom att fjädern lindas så att ett tryck uppstår mellan fjädervarven. Kallformade, tätlindade fjädrar som ej härdas efter lindningen, kan tillverkas med begynnelsekraft enligt diagram 9.1. Varmformade fjädrar kan ej tillverkas med begynnelsekraft. Vid värmebehandlingen uppstår ett spel mellan varven. Spelets storlek varierar mellan 0,5 och 3 mm, beroende på formförhållande och materialegenskaper. 8 Tillåtna skjuvspänningar, 8.1 Allmänt Tillåten sättning i fjädern eller trådens utmattningshållfasthet bestämmer tillåtna spänningar. Är antalet belastningscykler N c 1200 är sättningen alltid bestämmande. I övriga fall avgörs enligt avsnitt 8.4 om sättningen eller utmattningshållfastheten är bestämmande. Är sättningen avgörande beaktas endast avsnitt 8.2. Är utmattningshållfastheten avgörande beaktas endast avsnitt 8.3. Då ändutformningen påverkar fjäderns hållfasthet och även kan medföra svårigheter vid tillverkning av fjädrar, bör utformningen diskuteras med tillverkaren. Högre utmattningshållfasthet erhålls exempelvis för inkonad fjäder med förminskad ögla. 8.2 Tillåten sättning i fjädern är bestämmande anges för kallformade fjädrar i diagram 9.3 9.5 och för varmformade fjädrar i tabell 9.6. Följande villkor skall vara uppfyllt: 8.3 Trådens utmattningshållfasthet är bestämmande Följande villkor skall vara uppfyllt:
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 7 8.4 Bestämmande data Tillåten sättning i fjädern arbestämmande för tillåtna spänningar om för tillåtna spänningar Trådens utmattningshållfasthet är bestämmande om 9 Diagram och tabeller 9.1 Begynnelsekraftens storlek i förhållande till största tillåtna fjäderkraft F n vid olika formförhållanden D m /D t 9.2 Korrektionsfaktor, k
Dragfjädrar Beräkningar Utgåva 2 Sida 8 9.3 för kallformade fjädrar av SS-stål 17 74-04, -05 och -06 9.4 för kallformade fjädrar av SS-stål 17 70-03, 20 90-05 och 22 30-05