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不会修主轴的可以看看,碟形弹簧知识大全!

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碟簧的概述

碟形弹簧因其外形似碗碟状而得名,简称碟簧,又称隔膜簧片。它由外径(D)、内径(d)、厚度(t)、高度(Ho)四个参数组成,用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。

     碟形弹簧是法国人贝利维尔(J.Belleville)于是1866年发明的,当时主要是作为垫圈使用,并在美国及法国申请了专利,因此又被称为贝氏弹簧(Belleville Spring)。我国的碟形弹簧的研究主要是在上世纪七十年代,八十年代后开始有企业生产碟簧,随着我国改革开放,进口设备的引进,碟簧的使用越来越广泛。

 

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碟簧的原理和特征

碟簧是承受轴向载荷的锥形环状碟片。一般情况下,盘片厚度恒定不变,载荷均匀分布在上表面内边缘和下表面外边缘。碟簧通常用弹簧钢制成,可以承受静态载荷,冲击载荷或动态交变载荷,能够满足严格的疲劳寿命和加载损失的要求。

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   与其他类型弹簧相比,碟簧具有如下特征:

  • 行程短,小变形,大承载能力

  • 与其他类型弹簧相比,具有较高的空间利用率

  • 不同的弹簧组合方式可以获得所需的载荷特性曲线

  • 可以采用各种特殊材料和表面涂层方式

  • 维修换装容易,经济安全性高

  • 使用寿命长

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选碟簧的基本形式

碟形弹簧是承受轴向负荷的碟状弹簧,分为无支承面和有支承面两种型式。有支承面碟簧由于边缘是圆角,而大大减少了在碟簧发挥作用过程中回弹时的摩擦力导致的张力损耗。可以单个使用,也可对合组合、叠合组合或复合组合成碟簧组使用。承受静负荷或变负荷。适用于安装空间小,而且需要大负荷之重机械或者模具。目前欧美、日本等先进国家的工程师在机械元件上,已将碟形弹簧大量应用。除了安全性能考量,也取代原先传统螺旋弹簧使用空间和负荷有限及压缩行程过大等缺点,并提高机械之性能。

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碟簧的类型

 一般分为普通的蝶形弹簧,带径向沟槽的蝶形弹簧,梯形截面蝶形弹簧。由于单片蝶形弹簧的变形量和负荷值往往不能满足要求。所以一般组合使用。

     碟形弹簧(碟簧)按其用途可分为防松碟簧、高温预紧碟簧、高扭力预紧碟簧、缓冲拉伸碟簧:

  • 防松碟簧主要作用:可应用于载荷不是太大,但震动剧烈的螺栓上;能有效防止螺栓松动、倒丝等现象;能起到锁紧的功能,补偿了预紧力,确保密封持久可靠;防松碟簧对螺栓与设备均有良好的通用性。

  • 高温预紧碟簧适用于高温环境下各种法兰的螺栓预紧;各种管道法兰、阀门、换热器;反应釜、搅拌器、泵、离心机等的法兰螺栓预紧。 高温预紧碟簧特别是应用在温差超过100℃的螺栓连接处。

  • 高扭力预紧碟簧:该高扭力预紧碟簧应用在大载荷、高扭力场合。应用于阀门、管道法兰螺栓预紧;风机、泵、离心机的地脚螺栓和法兰预紧; 换热器、反应釜、搅拌器的法兰螺栓预紧;离合器、发电机、管道支吊架装置的预紧;电力母线螺栓预紧;缓冲装置、刹车装置、高压电缆补偿装置等设备的各种其他工程应用。

  • 缓冲拉伸碟簧:该缓冲拉伸碟簧广泛应用于各行业中的大型设备中,如制动器、安全过载荷装置、机械启动器、工业电炉、离合器、模具等。

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碟簧与弹簧相比的优点

1. 碟形弹簧在较小的空间内承受极大的载荷。与其他类型的弹簧比较,碟形弹簧单位体积的变形能较大。具有良好的缓冲吸震能力,特别是采用叠合组合时,由于表面摩擦阻力作用,吸收冲击和消散能量的作用更显著。
     2. 碟形弹簧具有变刚度特性。改变碟片内截锥高度与碟片厚度的比值,可以得到不同的弹簧特性曲线,可为直线型、渐增型、渐减型或者是他们的组合形式。此外还可以通过由不同厚度碟片组合或由不同片数叠合碟片的不同组合方式得到变刚度特性。

3. 碟形弹簧由于改变碟片数量或碟片的组合形式可以得到不同的承载能力和特性曲线,因此每种尺寸的碟片,可以适应很广泛的使用范围,这就使备件的准备和管理都比较容易。

4. 在承受很大载荷的组合弹簧中,每个碟片的尺寸不大,有利于制造和热处理。当一些碟片损坏时,只需个别更换,因而有利于维护和修理。

5. 正确设计、制造的蝶形弹簧,具有很长的使用寿命。

6. 由于碟形弹簧是环形的,力是同心方式集中传递的。因为有了这些优点,碟形弹簧常被用于重型机械设备、飞机、大炮等机器或武器中作强力缓冲和减震装置;也是离合器、安全阀、减压阀等中的压紧装置。

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碟簧的选型

碟簧簧主要应用于由温度和压力波动(或梯度)引起的经常性泄漏或者密封要求高的阀门,低速旋转设备上的轴承,设备和管道法兰。
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     碟簧在使用中主要设计的物理参数有:载荷大小载荷特性(静态/疲劳)介质的腐蚀性工作温度预紧破坏时的压力脉冲增量脉冲频谱设备抵抗破坏所允许的预紧变形量以及设备的本身运行状况。这也是STAMP选型要素:
S 尺寸:各产品具体尺寸要素在国内及国际标准中均有具体规定。主要尺寸有外径D、内径d、厚度t、自由高度H等。
T 温度:碟簧根据工作特性及材质特征主要分四类温度区间:常温、150℃、300℃、600℃。
A 状态:客户设备的工作状态如预紧行程、振动情况、脉冲压频次、频谱、预紧力等因素。
M 介质:工作环境往往对碟簧的选择有明确的要求,主要因素有:介质的腐蚀性、PH值等。
P 压力:管道的工作压力不同会产生不同的脉冲压力及热胀冷缩,所以需要因此判断碟簧的选择方案。

 

在碟簧的选用主要注意三个问题:
1.介质问题:可以选用不同的产品材质来解决。比如有标准钢材,耐高温钢材,耐腐蚀钢材,镍钴合金等。
2.预紧问题:碟簧主要靠预紧变形而达到防松动问题,从工作原理上讲,碟簧越厚,所提供的张力越大,抵抗的脉冲压力也大;碟簧越薄,自由高度与厚度的比值越大,所提供的允许变形量越大。由于碟簧的厚度确定的张力与变形量成反比,即为一对矛盾,所以对于单个碟簧所提供的张力或变形量不能满足工况需求时,可以通过碟簧的组合来解决。
3.设备状况:当设备运行中振动问题比较突出时,可以通过防松动碟簧解决,可以大大避免设备在正常运行中仅仅因震动导致的松动从而引起的不良后果。

 

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碟簧的安装方式

叠加组合时尽量减少所用簧片的数量。

  • 叠加的簧片越多,弹性的摩擦损耗越大,簧片平面变形越大,推荐叠加长度L0≤3De,簧片间涂布润滑剂(润滑脂、二硫化钼等)

  • 当不得不得加更多簧片时,可以分段叠加安装(图1)

  • 2-3个簧片平行放置,可有效降低摩擦损耗

簧片的叠加组合方式影响弹性(变形)系数。

右图簧片不同的叠加组合方式(图2)
a=单个簧片
b=单系列叠加
c=平行叠加
d=混合叠加
获得递增弹性系数的三种方式(图3)
安装形式灵活多样(图4)

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素材来源:网络整理

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