下弹簧中径D下＝175mm。
参照表5-2选取系列值，D上＝150mm，D下＝170mm。
5.2.5计算弹簧圈数
FGd4GD??根据文献［5］中表8-13中式K?，得到弹簧圈数计算公式 f8D3n8C4nGD4n＝3
8dK代入参数值可得
上弹簧圈数n上＝10.5圈； 下弹簧圈数n下＝13.4圈。
按照表5-3选取系列值，n上＝10.5圈。n下＝13.5圈。 两端各取1圈支承圈，则弹簧的总圈数由公式
n1＝n+n之
得
上弹簧总圈数n1上＝12.5圈； 下弹簧总圈数n1下＝15.5圈。
30
表 5-2 圆截面材料弹簧中径D系列（mm）
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 2.8 7.5 35 80 3 8 38 85 3.2 3.5 3.8 8.5 42 90 9 45 95 10 48 4 12 50 1 14 2 1.2 1.4 1.6 1.8 5 20 58 5.5 22 60 16 52 18 55 2 6 25 65 2.2 2.5 6.5 26 70 7 30 75 4.2 4.5 4.8 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 320 340 360 380 400 450 500 550 600 650 700
表5-3压缩弹簧的有效圈数n系列（圈）
2 4.5 8.5 15 2.25 4.75 9 16 2.75 5 9.5 18 3 5.5 10 20 3.25 6 10.5 22 3.5 6.5 11.5 25 3.75 7 12.5 28 4 7.5 13.5 30 4.25 8 14.5 5.2.6计算试验载荷
根据式
Fs=得上下弹簧的试验载荷分别为
?d38D?,
Fs上＝3.96?104N，Fs下＝5.54?104N。
5.2.7自由高度
因为采用的是YⅠ型端部结构，受力均匀性好。其自由高度计算公式
H0＝nt+1.5d
节距t的估算公式是
t=d+f+?1 n式中?1＝0.1d，f—工作载荷下弹簧的形变量，f=31
Fmax。 K
对上弹簧，有形变量f上＝133mm，节距t上＝45.7mm，
自由高度H0上＝524.9mm。
对下弹簧，有形变量f下＝167mm，节距t下＝50.8mm，
自由高度H0下＝738.3mm。
参照表5-4取系列值，H0上＝550mm，H0下＝750mm。
表5-4 压缩弹簧自由高度尺寸系列（mm）
4 18 48 5 19 50 6 20 52 7 22 55 8 24 58 9 26 30 10 28 65 11 30 70 12 32 75 13 35 80 14 38 85 15 40 90 16 42 95 17 45 100 105 110 115 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600 620 650 680 700 720 750 780 800 850 900 950 1000 5.2.8弹簧的节距
节距计算公式
t=代入数据，得上下弹簧的节距分别为
H0－1.5d nt上＝48mm，t下＝52mm。
5.2.9弹簧的螺旋角
螺旋角计算公式如下
?=arctant ?D将前面计算所得数据代入上式中，可得上下弹簧的螺旋角分别为
32
?上＝5.8°，?下＝5.5°。
符合一般要求?＝5～9。
??5.2.10弹簧的稳定性验算
上下弹簧均采用两端固定支承，其高径比计算公式
b=
因此，上下弹簧的高径比分别为
H0
D
b上＝3.7，b下＝4.4
按照文献［5］中表7-3所列可知上下弹簧的高径比b均小于极限高径比5.3，满足稳定性要求。
5.2.11弹簧的强度验算
对于变载荷作用次数N>10次弹簧，必须进行疲劳强度可靠度计算，以预防可能出现的疲劳断裂。
由于振动桩锤实在900r/min左右的高速下带动偏心块旋转，形成上下振动进行沉、拔桩作业的振动弹簧在动载荷作用下工作，所以必须进行疲劳可靠性计算。
计算公式
安全系数S=3?0＋0.75?min?Sp
?max式中
?0—弹簧在脉动循环载荷下的剪切疲劳强度，参照文献［4］中表
11-2-16选取?0＝0.3?b＝480MPa；
?max—最大工作载荷所产生的最大切应力，?max＝?min—最小工作载荷所产生的最小切应力，
33
8K1DFmax?d3
?min=8K1DFmin?d3
Sp—许用安全系数，取Sp＝1.3～1.7。
对于减振弹簧，最小工作载荷等于弹簧的预紧力，减振弹簧安装条件为：加压沉桩或
拔桩工况下，上弹簧并圈时下弹簧安装尺寸不能大于其自由长度；下弹簧并圈时上弹簧安装尺寸不能大于其自由长度，可根据此条件确定上弹簧的预紧力F预上＝Fmin上＝25kN，下弹簧预紧力F预上＝Fmin上＝F预上＋Mg＝33kN。 4因此，对于上弹簧，有?max上＝555.98MPa，?min上＝463.32MPa，
S上＝1.5>1.3，安全。
对下弹簧，有?max下＝496MPa，?min下＝436.5MPa，
S下＝1.6>1.3，安全。
5.2.12共振验算
对于减振弹簧，计算公式如下：
f=式中
f—弹簧的自振频率， K—弹簧刚度，
12?Kg?fT Wg—重力加速度，g=9.8m/s;
2fT—强迫机械振动频率，fT＝94.2Hz；
W—载荷。
对上弹簧，取W＝30kN，则有f上＝1.37Hz〈fT。
34