井下纠偏器中弹簧的设计计算

李嘉维

摘 要：本文根据井下纠偏器的需要，拟定纠偏器中弹簧的设计要求，进行选型和设计计算，最终设计出一款符合使用要求的圆柱压缩弹簧。

关键词：纠偏器；压缩弹簧；选型；設计计算

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.179

0 导言

在井下纠偏器中液压缸产生纠偏力，当纠偏完成后，需将活塞收回。有时液压系统不稳定或零件老化锈蚀时，活塞可能无法按时收回，则需要在其内部安装一个弹簧，为其增加一个外力，使其能够收回，不影响后期井下工作。因此弹簧的设计计算尤为重要。

1 弹簧设计要求

弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性形变，在各类机械中使用广泛。根据弹簧所受力的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧。根据使用场合为液压缸，故采用圆柱弹簧，又因其需要为液压缸缸内活塞提供回复力，故需要设计一压缩弹簧。

设计一纠偏器中使用的压缩弹簧，根据其使用场合，该弹簧在一般条件下工作，无特殊使用要求。该弹簧在工作时要求其产生200N的弹簧力，且受安装空间限制，弹簧外径小于32mm。

2 弹簧主要参数的设计计算

根据工作条件，该弹簧可以按照第三类弹簧设计，现以碳素弹簧钢丝C级为力进行设计计算。根据其使用场合，该弹簧钢丝直径不宜过大，初选2mm计算，根据下面表1中选σB=1860MPa，[τ]=0.5×σB=930MPa。

3 结论

通过计算，设计出一款能够给予200N的圆柱压缩弹簧，该弹簧中径为12mm，圈数为12圈，适合安装于井下纠偏器的液压缸中，可提供回复力，完成液压缸活塞杆的工作。但本设计计算只适用于300mm直径、俯角为45度的斜井，相对于其他应用场合，应根据使用情况重新选型并选择参数计算。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社， 2006（05）.

[2]许贤良，王传礼，张军等.液压传动（第二版）[M].北京：国防工业出版社，2011.