螺旋弹鼓设计国内外研究现状概况(3)

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弹簧材料技术是弹簧技术的重要方面。随着技术的进步，弹簧材料的质量不断提高，种类从黑色金属材料、有色金属材料到非金属材料不断增加。应用最多的金属弹簧钢丝的许用应力不断提高，使得弹簧向轻量化发展成为可能[32-35]。

我国的弹簧工业及弹簧技术的现状。和先进工业化国家相比，我国弹簧行业总体技术水平要落后30年，个别企业落后10年左右。主要表现在以下几个方面：

（1）设计方面。依然停留在以经验和校核计算为主的静设计阶段，优化设计，可靠性设计，基于有限元法的设计不普及。基础研究不足，进行现代设计所需的材料疲劳特性、应力松弛特性、弹簧可靠性特性等基础数据缺乏。

（2）弹簧材料。碳素和合金钢材料质量差，品种少，规格不全。出厂原材料未剥皮和探伤，表面和内部缺陷严重，抗拉强度波动大，严重影响弹簧质量。弹簧原材料的质量问题已影响我国弹簧行业的发展，我们迫切需要提高质量，发展品种，创出名牌，满足行业需要，替代进口。解决弹簧材料质量问题除继续从化学成分方面着手外，主要应设法降低非金属火杂物和控制表面质量及尺寸精度。对十弹簧材料的主要要求是:在高应力下工作的弹簧应有高的疲劳寿命和良好的抗松弛性，根据不同的用途，有的场合，还应具有耐腐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。

（3）弹簧产品。弹簧产品品种不全，多为结构简单、易十成形、用量大的一些低技术含量产品，结构复杂的高精尖技术产品只有少数厂家有能力生产，产量远远不足以满足市场需求。产品性能方面与国外同类产品也有一定差距，如弹簧的负荷精度、垂直度精度等方面都有不少的差距，集中反应在性能不稳定，有些重要质量指标离散性大，使用寿命不稳定。特别是当主机要求弹簧在高速、高应力工况下工作时，问题更为突出。

（4）制造技术。制造技术直接影响弹簧质量。目前，我国弹簧行业技术人员比例过低，工人技术水平偏低。企业应更大幅度地增加技术人员比例和数量，加强工人上岗培训，提高工人技术水平，加强科研人员力量。

（5）弹簧设备。我国弹簧行业的多数厂家所用的制造设备都比较落后，特别是检测和试验设备，目前国内产品精度达不到要求，品种不全，不能满足需求，高精度设备需要从国外进口。

今后弹簧的发展方向应是高强度、高寿命、高可靠性、轻量化、小型化、异形化、组合型化。弹簧新产品的研究、开发将得到不断加强，继续扩大弹簧产品的品种和规格以满足口益增长的需要。高性能弹簧材料的开发，现代设计理论和方法在弹簧设计中的普及，弹簧的加工设备和弹簧加工生产线的NC，CNC化，是需要解决的关键问题。这也是弹簧技术发展的要求[36-37]。

该方案被称为螺旋弹鼓，是因为弹丸在弹鼓内的运动轨迹是螺旋向前的运动的，该设计思路是运用阿基米德螺旋线的原理。在生活中我们见到的这样的结构并不多，但是螺旋输送机是很常见的采用这种原理的机械，不同的是，螺旋弹鼓是将螺旋部分固定在弹轴上挖槽来讲弹丸定位，而螺旋输送机的螺旋部分是跟轴一起运动的，因为输送的东西一般来说不需要定位。所以就这个原理来说已经有很久的历史了。

早在古希腊时期数学家阿基米德就运用螺旋线的原理发明了螺旋水泵。阿基米德螺旋泵工作原理是当电动机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周，密封腔内的液体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体。螺杆泵是一种新型的输送液体的机械，具有结构简单、工作安全可靠，使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。