圆盘弹簧是圆锥形的,垫圈状部件设计成轴向装载。

圆盘弹簧是独特的,基于标准计算(在DIN EN 16984中详述),给定负载的偏转是可预测的,并且可以确定最小疲劳寿命。我们提供了A,B和C系列的全系列1和2个圆盘弹簧。这些弹簧可以连续或间歇地静态地装载,或者它们可以受到动态载荷。它们可以单独使用或倍数。它们可以并行地堆叠,串联,或两者的某种组合。

与其他类型的弹簧相比,圆盘弹簧具有许多优点,包括:

  • 广泛的负载和偏转特性。
  • 具有小偏转的高负荷能力。
  • 节省空间,由于它们的高负荷尺寸比率。
  • 设计负载下的一致性。
  • 更长的疲劳生活。
  • 固有的阻尼,尤其是平行堆叠。
  • 堆栈安排的灵活性以满足特定的应用要求。

圆盘弹簧在许多应用中使用,例如航空器着陆齿轮,CNC螺旋机中的拾取主轴,工业管道的支撑系统,电动工具上的离合器组件,以及用于非公路设备的制动系统。

后者通常是液压驱动的。在大多数情况下,当加压流体压缩与驱动轴旋转的板压缩静止摩擦盘时发生制动。每组板之间的摩擦量控制减速。但是,如果没有额外的故障安全系统,这种设计可靠性有限。如果液压密封件受损,或者液压缸失去压力,则制动器失效。

圆盘弹簧提供机械备用系统。在正常情况下,液压系统对串联堆叠的圆盘弹簧保持恒定压力。如果压力未能保持,则弹簧的堆叠减压以致动制动机构。压缩弹簧或波形弹簧不能提供所需的力(在可用空间中的空间)以致动制动器。该安全系统的可靠性取决于圆盘弹簧的一致性能。

圆盘弹簧具有始终如一的高容量来存储潜在的机械能。他们的圆锥形设计使得它们的弹簧特性和性能比传统的压缩弹簧更可预测。圆盘弹簧还可以在比压缩弹簧或波形弹簧的空间更小的空间中提供更多的力。它们通常堆叠成倍数以实现特定于应用的春季速率:串联堆栈提供更少的力量超过更多的旅行;平行堆叠在较少的旅行中提供了更多的力量。每个弹簧的精确公差确保在堆叠时可预测性能。

计算疲劳

在给定负载处的盘弹簧的偏转是可预测的,使得可以计算盘中的力和应力水平。作为圆盘弹簧弯曲,圆盘变化中的应力水平;变化越大,圆盘春季疲劳越快。

图1中的点II和III的拉伸应力对于确定疲劳寿命至关重要。这些位置是疲劳裂缝起源的地方。疲劳寿命的估计需要评估在位置II和III的预载和最终负载之间的最大应力差。具有最高应力差分的位置用于估计疲劳寿命。一旦确定将使用哪个应力值(从位置II或III),DIN EN 16983中的疲劳寿命图可用于估计圆盘弹簧的疲劳寿命。

在我们的圆盘春天目录或DIN EN 16983标准中可以找到应力值。它们还可以使用标准的公式计算。为三厚范围内的弹簧提供疲劳寿命图:小于1.25毫米;在1.25和6毫米之间,在6到14毫米之间。

例如,假设我们需要估计B系列B的疲劳寿命,组2圆盘弹簧,外径为50毫米,内径为25.4毫米,厚度为2毫米。预加载是春季初始高度的15%,最终位置占其初始高度的75%。

使用表1中所示的规范图,在春季初始高度的15%,位置II(ΣII)的应力为128牛顿(N / mm)2)和位置III(ΣIII)的应力为264 n / mm2。类似地,在春季初始高度的75%,ΣII的应力为923N / mm2ΣIIII的应力为1,140n / mm2。现在,我们可以计算每个位置的应力之间的差异。

位置II:923 - 128 = 795 N / mm2

位置III:1,140 - 264 = 876 N / mm2

计算表明在位置III时发生应力的最大差异。因此,我们将使用压力值
位置III,以及疲劳寿命图来估计圆盘弹簧的疲劳寿命。

要使用该图表,绘制在X轴上绘制的垂直线,表示位置III的最小应力,并在Y轴上绘制表示位置III的最大应力的水平线。(参见图表1.)这两条线的交叉点是估计疲劳寿命。因此,在我们的示例中,X轴上的线绘制在264 n / mm2,y轴上的线绘制在1,140n / mm2。交叉点略高于100,000个循环线,因此弹簧的估计疲劳寿命将略小于100,000个循环。

让我们看看另一个例子。我们将使用相同的磁盘弹簧,只有这一次,预加载是春季初始高度的25%,最终位置是其初始高度的50%。

使用表2中所示的规范图,以25%的春季初始高度,ΣII的应力为230 n / mm2ΣIII的应力为430 n / mm2。而且,在春季初始高度的50%处,ΣII的应力为537N / mm2ΣIII的应力为810毫升2。接下来,我们计算每个位置的应力之间的差异。

同样,在位置III时发生最大应力差异。参考图表2,绘图430 n / mm2在X轴和810n / mm上2在y轴上。线路的交点略低于200万循环线。因此,估计的疲劳寿命超过200万次循环。

这些示例强调了挠度的降低导致疲劳寿命的增加。

疲劳寿命图表基于在室温下单个盘上进行的实验室测试。测试以不导致热量积聚的频率进行。测试盘润滑并在抛光的砧座上测试;实际疲劳寿命可能与疲劳寿命图表中估计的值不同。这些图表对于单个光盘和最多10个圆盘串联的堆叠有效。由于摩擦引起的热量堆积而堆叠并联堆叠的光盘将降低疲劳寿命。

总之,椎间盘弹簧的偏转范围决定了其疲劳寿命。增加最终负载增加了椎间盘弹簧中的应力,导致疲劳寿命较低。增加预加载会降低偏转导致疲劳寿命增加。在实际条件下测试是必要的,以验证疲劳估计。