[實(shí)用新型]一種可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220431726.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202833796U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚旭光;梁振濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)城汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): F16F1/00
• 分類號(hào): F16F1/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;周曉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種彈簧，特別是一種具有變節(jié)距結(jié)構(gòu)、可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧-。?

背景技術(shù)

柱塞彈簧分列在噴油泵柱塞左右兩側(cè)，分擔(dān)端面凸輪與柱塞之間的負(fù)荷，保證柱塞的正常的往復(fù)工作。噴油泵工作時(shí)，在端面凸輪與柱塞彈簧的作用下，柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而完成泵油任務(wù)，實(shí)現(xiàn)低壓燃油與高壓燃油的轉(zhuǎn)換。柱塞彈簧是柱塞式噴油泵中最重要的承載件，其作用是保證柱塞復(fù)位，在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中承受著高應(yīng)力、高頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在噴油泵工作過(guò)程中，柱塞彈簧承受周期性高頻交變力的作用，因而柱塞彈簧必須具備足夠的剛度及自振頻率。目前噴油泵所使用的柱塞彈簧為普通的等節(jié)距彈簧，在壓縮過(guò)程中承載力與壓縮量的變化成線性關(guān)系。根據(jù)機(jī)械手冊(cè)設(shè)計(jì)要求：彈簧的自振頻率與迫振頻率的比值需大于10，否則在使用過(guò)程中易受共振而產(chǎn)生早期疲勞斷裂。經(jīng)觀察表明柱塞彈簧發(fā)生早期疲勞斷裂的位置基本上集中在彈簧的中部，這說(shuō)明柱塞彈簧中部承受的振動(dòng)及載荷高于兩側(cè)。就目前等節(jié)距彈簧的結(jié)構(gòu)而言，隨著載荷的增大，變形量也成呈線性增大，但彈簧等間距壓縮其剛度并沒(méi)有隨著載荷的增大而增大，不能很好的緩和在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，這是導(dǎo)致柱塞彈簧疲勞斷裂的主要因素。根據(jù)彈簧自振頻率計(jì)算公式?

fe?=356000×?

式中D----彈簧中徑（mm)，n----彈簧有效圈數(shù)，d----彈簧絲徑（mm)

按照常規(guī)設(shè)計(jì)思路，可以通過(guò)改變彈簧的中徑、絲徑和有效圈數(shù)來(lái)改變彈簧自振頻率。但是，一方面彈簧參數(shù)的改變受到噴油泵結(jié)構(gòu)的制約，另一方面通過(guò)試驗(yàn)表明，一定程度的改變彈簧參數(shù)對(duì)于提高彈簧抗振能力的作用并不明顯。因此，需要從改變彈簧的結(jié)構(gòu)入手，使之受力狀態(tài)更為合理方面研究進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，提高柱塞彈簧的抗振能力。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題旨在克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種通過(guò)改變柱塞彈簧等節(jié)距結(jié)構(gòu)，使之受力狀態(tài)更為合理的可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧。?

本實(shí)用新型所稱問(wèn)題是由以下技術(shù)方案解決的：?

一種可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧，它為等直徑、等絲徑壓縮彈簧，節(jié)距p=d+δ，特別之處是，所述柱塞彈簧的間距δ為變量，δ值由柱塞彈簧兩端向中間對(duì)稱漸增。

上述可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧，所述柱塞彈簧包括六段間距，在相對(duì)柱塞彈簧中間對(duì)稱位置的間距其值相等，分別為δ1、δ2、δ3，δ1、δ2、δ3的關(guān)系如下：δ2=1.25-1.75?δ1，δ3=1.05-1.15?δ2。?

上述可提高疲勞強(qiáng)度的噴油泵柱塞彈簧，所述位于該柱塞彈簧兩端的間距值δ1與柱塞彈簧絲徑d的關(guān)系為：δ1=0.38-0.42?d。?

本實(shí)用新型針對(duì)噴油泵柱塞彈簧易因共振發(fā)生早期疲勞斷裂的問(wèn)題，對(duì)柱塞彈簧的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，采用變節(jié)距結(jié)構(gòu)。所述變節(jié)距結(jié)構(gòu)是彈簧節(jié)距在彈簧軸向上由兩端向中間逐漸增大，隨節(jié)距的改變彈簧在壓縮過(guò)程中承載力與壓縮量的變化呈非線性關(guān)系，使彈簧在壓縮過(guò)程中彈簧中部剛度和自振頻率增大，滿足自振頻率與迫振頻率比值大于10的要求，消除或緩和共振而產(chǎn)生的“顫振”現(xiàn)象，防止柱塞彈簧因共振而引起的早期斷裂。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2是普通柱塞彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參看圖2，現(xiàn)有噴油泵使用的普通柱塞彈簧為等節(jié)距，其節(jié)距為p為定值，p=d+δ，d是指彈簧絲徑，D為彈簧中經(jīng)。以2.8TDI-2噴油泵柱塞彈簧為例，其最高轉(zhuǎn)速為1700r/min,柱塞彈簧的工作頻率為1700×4=6800次/min，進(jìn)行共振驗(yàn)算：?

＞10滿足要求

依據(jù)的計(jì)算公式彈簧自振頻率：fe?=356000×

彈簧的迫振頻率：????????fr?=油泵最高轉(zhuǎn)速×缸數(shù)/60??

所用柱塞彈簧的參數(shù)：D----彈簧中徑（mm)=13.9（mm)

n----彈簧有效圈數(shù)=6.5

d----彈簧絲徑（mm)=3.4（mm)

計(jì)算得出自振頻率：

計(jì)算得出迫振頻率：

?

因?yàn)閺椈傻淖哉衽c迫振頻率的比值小于10，而且彈簧中部承受的振動(dòng)及載荷高于兩側(cè)，所以在柱塞彈簧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中容易因共振而產(chǎn)生早期失效疲勞斷裂。