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阅读 12051 次 历史版本 0个 创建者:暖心 (2011/8/10 10:13:39)  最新编辑:暖心 (2011/8/10 10:13:39)
弹簧
拼音:tánhuáng(Tanhuang)
英文:Spring
同义词条:弹鐄

弹簧
    弹簧

  弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等,广泛用于机器、仪表中。按形状分,主要有螺旋弹簧、碟形弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。


  

名词解释


  【名称】弹簧

  【拼音】tánhuáng

  【英文名称】spring

  【释义】弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件,用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状。

  弹簧亦作“ 弹鐄 ”。利用材料的弹性作用制成的零件,在外力作用下能发生形变,除去外力后又恢复原状。《老残游记》第八回:“ 子平 一路滚着,那薄冰一路破着,好像从有弹鐄的褥子上滚下来似的。” 老舍骆驼祥子》七:“他的脚似乎是两个弹簧,几乎是微一着地便弹了起来。” 柳青 《狠透铁》九:“走步感到脚轻了,好像鞋底上安了弹簧。”  

发明创造


弹簧
   弹簧
  弹簧只是个蓄能器,它有储存能量的功能,但不能慢慢地把能量释放出来,要实现慢慢释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现,常见于机械表。

  弹簧很早很早之前就有应用了,古代的弓和弩就是两种广义上的弹簧。弹簧严格意义上的弹簧发明家应该是英国的科学家虎克(RobertHooke),虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用,但虎克提出了“虎克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比,正是根据这一原理,1776年,使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不久,根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。而符合“虎克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。 

历史发展


  大多数材料都有不同程度的弹性,如果将其弯曲,便会以很大的力量恢复其原形。在人类历史上,一定很早就注意到树苗和幼树的树枝有很大的挠性,因为许多原始文化利用这一特性,在特制的门后或笼子后楔上一根棍,或者用活结套在一根杆上向下拉;一旦松开张力,这根棍或杆就会往回弹。他们就用这种办法来捕捉飞禽走兽。实际上,弓就是按这种方式利用幼树弹性的弹簧;先向后拉弓,然后撒手,让其回弹。中世纪时,这种想法开始出现在机械上,如纺织机车床钻机磨面机。操作者用手或脚踏板给出下压冲程,将工作机械往下拉,这时用绳索固定在机械上的一根杆弹回,产生往复运动。

  弹性材料的抗扭性不压于它的抗挠性。希腊帝国时期(大概是公元前4世纪)发明了用搓成的腱绳或毛绳拉紧的扭簧,用以代替简单的弹簧来加强石弩和抛石机的威力。这时人们开始认识到,金属比木头、角质或任何这类有机物质的弹性更大。菲洛(其写作年代约为公元前200年)把它作为一项新发现来进行介绍。他估计读者是难以置信的。凯尔特人和西班牙人的剑的弹性,引起了他的亚历山大城的前辈的注意。为了弄清楚剑为什么有弹性,他们进行了许多实验。结果他的师傅克特西比发明了抛石机,抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是最早的片簧;菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后,又想出了另一种抛石机—一它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。

  在很久以后人们才想到:如果压缩一根螺旋杆,而不是弯曲一根直杆,那么金属弹簧储存的能量就会更大。据伯鲁涅列斯基的小传记载,他制作过一口闹钟,其中使用了若干代弹簧。最近有人指出,在附有一些奇特的螺旋弹簧钟表图的15世纪末叶的一本机械手册中有这架闹钟的图样。这类弹簧也用于现代的捕鼠器。带圈簧(水平压缩而不是垂直压缩的弹簧)的钟表,在1460年左右肯定已开始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大约又过了1个世纪,带弹簧的钟表才成为中产阶级人士的标志。  

弹簧分类


  按受力性质,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧;按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单,且可根据受载情况制成各种型式,结构简单,故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等,常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法,大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理,可提高弹簧的承载能力。  

弹簧的制造

  
  弹簧作为工业系统中的一个重要元件,有着很大的使用量,而且种类繁多,因此弹簧的制作有原始的手工制作,逐步走向自动
弹簧
     弹簧
化。

  在我国九十年以前,弹簧行业只有很少的专业生产弹簧的机械设备,随着弹簧市场的越来越大,逐渐的专业弹簧设备企业也走进我国,如台湾的东北弹簧机械(EN侨鼎),光弘(KHM)等逐渐占领了主流弹簧生产市场。东北的EN502万能机,是采用专有的机械机构,方便快捷的生产各种弹簧,异型弹性元件。光弘的设备是生产压簧和拉簧的高速设备。在国外也有很多专业弹簧设备制造商如瓦菲奥斯,MEC等

  不管设备技术如何更新,其生产的原理大同小异均是这样生产的----有一对以上的压线轮将线材送出,遇到成型模具,一步一步绕制或冲压或弯折,产出各式各样的弹簧 

螺旋弹簧

  螺旋弹簧即扭转弹簧,是承受扭转变形的弹簧,它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂,而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构,在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。  

拉伸弹簧

  拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧,拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。在不承受负荷时,拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。  

压缩弹簧

  压缩弹簧是承受向压力的螺旋弹簧,它所用的材料截面多为圆形,也有用矩形和多股钢萦卷制的,弹簧一般为等节距的,压缩弹簧的形状有:圆柱形圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等,压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙,当受到外载荷时弹簧收缩变形,储存变形能。  

扭力弹簧

  扭力弹簧利用杠杆原理,通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转,使之具有极大的机械能。  

功能简述


家居常用弹簧秤
家居常用弹簧秤
  1、测量功能

  在弹性限度内,弹簧的伸长(或收缩)跟外力呈正比,用作测力元件,如测力器弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度,刚度越大,则弹簧越硬。利用弹簧这一性质制成弹簧秤。

  2、紧压功能

  储存及输出能量作为动力,如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。观察各种电器开关会发现,开关的两个触头中,必然有一个出头装有弹簧,以保证两个出头紧密接触,是导通良好。如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变大,严重时还会是接触处的金属融化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保持到同良好。在何时磁带中,有一块磷青铜的簧片,利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉,另一方面是当最前面的钉被推出后,可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出,这样,就能自动的将一个个钉推到最前面,直到钉全部推出为止。许多机器自动供料,自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外,象夹衣服的夹子,圆珠笔,钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。

  3、复位功能

  弹簧在外力作用下发生形变,撤去外力后,弹簧就能恢复状态。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如,许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后,门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品,十分方便。此外,各种按钮和按键也少不了复位弹簧。

  4、带动功能

  机械钟表,发条玩具都是靠上紧发条带动。当发条被上紧时发条产生弯曲形变,存储一定的弹性势能。释放后,弹性势能转变为动能,通过传动装置带动转动。在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。

  5、缓冲功能

  在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧,利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。

  6、振动发声功能

  当空气从口琴手风琴中的簧孔中流动时,冲击簧片,簧片震动发出声音。

  按受力性质,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧,按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单,且可根据受载情况制成各种型式,结构简单,故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等,常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法,大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理,可提高弹簧的承载能力。

  弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件,弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。  

弹簧的规定画法


  (1)在平行螺旋弹簧线的视图上,各圈的轮廓线画成直线。

  (2)有效圈数在4圈以上的弹簧,可只画出其两端1~2圈(不含支撑圈)。中间用通过弹簧钢丝中心的点画线连起来。

  (3)在图样上,当弹簧的旋向不作规定时,螺旋弹簧一律画成右旋,左旋弹簧也画成右旋,但要注明“左”字。 

弹簧的相关定义


  弹簧的类型很多,常见的有压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和金属线成型等。

  (1)谈弹簧丝直径d:制造弹簧的钢丝直径。

  (2)弹簧外径D:弹簧的最大外径。

  (3)弹簧内径D1:弹簧的最小外径。

  (4)弹簧中径D2:弹簧的平均直径。它们的计算公式为:D2=(D+D1)÷2=D1+d=D-d。

  (5)t:除支撑圈外,弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距,用t表示。

  (6)有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数。

  (7)支撑圈数n2:为了使弹簧在工作时受力均匀,保证轴线垂直端面、制造时,常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用,称为支撑圈。一般有1.5T、2T、2.5T,常用的是2T。

  (8)总圈数n1:有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2。

  (9)自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算:H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d(n2=2时)。

  (10)弹簧展开长度L:绕制弹簧时所需钢丝的长度。L≈n1(ЛD2)2+n2(压簧)L=ЛD2n+钩部展开长度(拉簧)。

  (11)螺旋方向:有左右旋之分,常用右旋,图纸没注明的一般用右旋。 

弹簧常用符号和单位


  A——弹簧材料截面面积(mm²);当量弯曲刚度(N/mm);系数
弹簧秤
   弹簧秤


  a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长(mm);系数

  B——平板的弯曲刚度(N/mm);系数

  b——高径比;距形截面材料平行于弹簧轴线的边长(mm);系数

  C——螺旋弹簧旋绕比;碟簧直径比;系数

  D——弹簧中径(mm)

  D1——弹簧内径(mm)

  D2——弹簧外径(mm)

  d——弹簧材料直径(mm)

  E——弹簧模量(MPa)

  F——弹簧的载荷(N)

  F’——弹簧的刚度

  Fj——弹簧的工作极限载荷(N)

  Fo——圆柱拉伸弹簧的初拉力(N)

  Fr——弹簧的径向载荷(N)

  F’r——弹簧的径向刚度(N/mm)

  Fs——弹簧的试验载荷(N)

  f——弹簧的变形量(mm)

  fj——工作极限载荷Fj下的变形量(mm)

  fr——弹簧的静变形量(mm)

  fs——试验载荷Fs下弹簧的变形量(mm);线性静变形量(mm)

  fo——拉伸弹簧对应于处拉力Fo的假设变形量(mm);膜片的中心变形量(mm)

  G——材料的切变模量(MPa)

  g——重力加速度,g=9800mm/s²

  H——弹簧的工作高(长)度(mm)

  Ho——弹簧的自由高(长)度(mm)

  Hs——弹簧试验载荷下的高(长)度(mm)

  h——碟形弹簧的内载锥高度(mm)

  I——惯性矩(mm4)

  Ip——极惯性矩(mm4)

  K——曲度系数;系数

  Kt——温度修正系数

  ρ——材料的密度(kg/mm³)

  σ——弹簧工作时的正应力(Mpa)

  σb——材料抗拉强度(Mpa)

  σj——材料的工作极限应力(Mpa)

  σs——材料的抗拉屈服点(Mpa)

  τ——弹簧工作时的切应力(Mpa)

  k——系数

  L——弹簧材料的展开长度(mm)

  l——弹簧材料有效工作圈展开长度(mm);板弹簧的自由弦长(mm)

  M——弯曲力矩(N·mm)

  m——作用于弹簧上物体的质量(kg)

  ms——弹簧的质量(kg)

  N——变载荷循环次数

  n——弹簧的工作圈数

  nz——弹簧的支承圈数

  n1——弹簧的总圈数

  pˊ——弹簧单圈的刚度(N/mm)

  R——弹簧圈的中半径(mm)

  R1——弹簧圈的内半径(mm)

  R2——弹簧圈的外半径(mm)

  r——阻尼系数

  S——安全系数

  T——扭矩;转矩(N·mm)

  Tˊ——扭转刚度(N·mm /(º))

  t——弹簧的节矩

  tc——钢索节距(mm)

  U——变形能(N·mm);(N·mm·rad)

  V——弹簧的体积(mm³)

  v——冲击体的速度(mm/s)

  Zm——抗弯截面系数(mm³)

  Zt——抗扭截面系数(mm³)

  α——螺旋角(º);系数

  β——钢索拧角(º);圆锥半角(º);系数

  δ——弹簧圈的轴向间隙(mm)

  δr——组合弹簧圈的径向间隙(mm)

  ζ——系数

  η——系数

  θ——扭杆单位长度的扭转角(rad)

  κ——系数

  μ——泊松比;长度系数

  ν——弹簧的自振频率(Hz)

  Vr——弹簧所受变载荷的激励频率(Hz)

  τb——材料的抗剪强度(Mpa)

  τj——弹簧的工作极限切应力(Mpa)

  τo——材料的脉动扭转疲劳极限(Mpa)

  τs——材料的抗扭屈服点(Mpa)

  τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限(Mpa)

  φ——扭转变形角(º);(rad)  

现行关于弹簧的标准


  CB* 3064-79 气控弹簧拖钩

  CB* 3262-1986 金属弹簧吊架

  CB* 390-76 弹簧减震器

  CB/Z 144-1976 圆柱螺旋弹簧的设计与计算

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  CB/T 3504-1993 船用柴油机螺旋弹簧修理技术要求

  CB 390-1976 弹簧减震器

  CB/T 637-1995 弹簧拖钩

  CB 705-1968 柴油机气门弹簧技术条件

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  CB 788-1974 无弹簧拖钩

  DBl2/046.58-2008 机车车辆弹簧件单位产量综合能耗计算方法及限额

  FZ/T 92036-2007 弹簧加压摇架

  FZ/T 94015-1993 梭子用底板弹簧

  GA 289-2009 警用服饰 弹簧卡扣

  GB/T 11884-2008 弹簧度盘秤

  GB/T 1222-2007 弹簧钢

  GB/T 12243-2005 弹簧直接载荷式安全阀

  GB/T 1239.1-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第1部分:拉伸弹簧

  GB/T 1239.2-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第2部分:压缩弹簧

  GB/T 1239.3-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第3部分:扭转弹簧

  GB/T 13061-1991 汽车悬架用空气弹簧 橡胶气囊

  GB/T 1358-2009 圆柱螺旋弹簧尺寸系列

  GB/T 13828-2009 多股圆柱螺旋弹簧

  GB/T 16947-2009 螺旋弹簧疲劳试验规范

  GB 17927-1999 软体家具 弹簧软床垫和沙发抗引燃特性的评定

  GB/T 1805-2001 弹簧术语

  GB/T 18983-2003 油淬火 回火弹簧钢丝

  GB/T 19382.2-2003 纺织机械与附件 圆柱形条筒 第2部分:弹簧托盘

  GB/T 1972-2005 碟形弹簧

  GB/T 1973.1-2005 小型圆柱螺旋弹簧技术条件

  GB/T 1973.2-2005 小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数

  GB/T 1973.3-2005 小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数

  GB/T 19831.1-2005 石油天然气工业套管扶正器第1部分弓形弹簧套管扶正器

  GB/T 19844-2005 钢板弹簧

  GB/T 20215-2006 计时仪器 手表壳 非弹簧表带栓型连接尺寸

  GB/T 2088-2009 普通圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数 国家质量监督检验检.

  GB/T 2089-2009 普通圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数(两端圈并紧磨平或制扁)

  GB/T 20914.1-2007 冲模 氮气弹簧 第1部分:通用规格

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  GB/T 20915.1-2007 冲模 弹性体压缩弹簧 第1部分:通用规格

  GB/T 20915.2-2007 冲模 弹性体压缩弹簧 第2部分:附件规格

  GB/T 23925-2009 三轮汽车和低速货车 钢板弹簧

  GB/T 23934-2009 热卷圆柱螺旋压缩弹簧 技术条件

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  GB/T 4755-2004 扭簧比较仪

  GB/T 7244-1987 重型弹簧垫圈

  GB/T 7245-1987 鞍形弹簧垫圈

  GB/T 7246-1987 波形弹簧垫圈

  GB/T 859-1987 轻型弹簧垫圈

  GB 895.1-1986 孔用钢丝挡圈

  GB/T 9074.12-1988 十字槽凹穴六角头螺栓和弹簧垫圈组合件

  GB/T 9074.13-1988 十字槽册穴六角头螺栓和弹簧垫圈及平垫圈组合件

  GB/T 9074.15-1988 六角头螺栓和弹簧垫圈组合件

  GB/T 9074.17-1988 六角头螺栓和弹簧垫圈及平垫圈组合件

  GB/T 9074.26-1988 组合件用弹簧垫圈

  GB/T 9074.3-1988 十字槽盘头螺钉和弹簧垫圈组合件

  GB/T 9074.4-1988 十字槽盘头螺钉和弹簧垫圈及平垫圈组合件

  GB/T 9074.7-1988 十字槽小盘头螺钉和弹簧垫圈组合件

  GB/T 9074.8-1988 十字槽小盘头螺钉和弹簧垫圈及平垫圈组合件

  GB/T 93-1987 标准型弹簧垫圈

  GB/T 94.1-2008 弹性垫圈技术条件 弹簧垫圈

  GB/T 959.2-1986 挡圈技术条件 钢丝挡圈

  HG/T 20519.19-1992 弹簧汇总表

  HG/T 20644-1998 变力弹簧支吊架

  HG/T 2479-2003 机械密封用波形弹簧技术条件

  HG 3157-2005 液化气体罐车用弹簧安全阀

  HG/T 3749-2004 铁道车辆用空气弹簧 橡胶囊

  HJ/T 381-2007 环境保护产品技术要求 阻尼弹簧隔振器

  JB/T 10416-2004 悬架用螺旋弹簧 技术条件

  JB/T 10417-2004 摩托车减震弹簧 技术条件

  JB/T 10418-2004 气弹簧设计计算

  JB/T 10514-2005 三轮汽车和低速货车 钢板弹簧技术条件

  JB/T 10591-2007 内燃机 气门弹簧 技术条件

  JB/T 10802-2007 弹簧喷丸强化 技术规范

  JB/T 11034-2010 内燃机 气门弹簧座 技术条件

  JB/T 2203-1999 弹簧式安全阀 结构长度

  JB/T 3338.1-1993 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 技术条件

  JB/T 3338.2-1993 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设计计算

  JB/T 3812-1999 矿用提升机和矿用绞车 盘形制动器用蝶形弹簧

  JB/T 50106-1998 四轮农用运输车钢板弹簧可靠性考核试验规范

  JB/T 5542-1991 弹簧夹头 技术条件

  JB/T 5556-1991 弹簧夹头 型式和参数

  JB/T 6399-1992 重型机械用弹簧钢

  JB/T 6545-2007 全金属弹簧箍六角锁紧螺母

  JB/T 6653-1993 扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧

  JB/T 6654-1993 平面涡卷弹簧 技术条件

  JB/T 6655-1993 耐高温弹簧 技术条件

  JB/T 6988-2002 弹簧圆锥破碎机

  JB/T 7366-1994 平面涡卷弹簧设计计算

  JB/T 7367-1994 圆柱螺旋压缩弹簧 磁粉探伤方法

  JB/T 7367.1-2000 圆柱螺旋压缩弹簧 超声波探伤方法

  JB/T 7590-2005 电机用钢质波形弹簧 技术条件

  JB/T 7649.2-2008 冲模挡料和弹顶装置 第2部分:弹簧芯柱

  JB/T 7649.3-2008 冲模挡料和弹顶装置 第3部分:弹簧侧压装置

  JB/T 7649.5-2008 冲模挡料和弹顶装置 第5部分:弹簧弹顶挡料装置

  JB/T 7682-1995 蛇形弹簧安全联轴器 西安重型机.

  JB/T 7728-2007 养鸡设备 螺旋弹簧式喂料机

  JB/T 7757.1-1995 机械密封用圆柱螺旋弹簧

  JB/T 7796-2005 弹簧拉压试验机

  JB/T 7940.5-1995 弹簧盖油杯

  JB/T 7944-2000 圆柱螺旋弹簧抽样检查

  JB/T 8064.1-1996 压缩气弹簧技术条件

  JB/T 8064.2-1996 可锁定气弹簧技术条件

  JB/T 8110.1-1999 起重机 弹簧缓冲器

  JB/T 8130.1-1999 恒力弹簧支吊架

  JB/T 8130.2-1999 可变弹簧支吊架

  JB/T 8132-1999 弹簧减振器

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