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[摘录]碟形弹簧.doc

[摘录]碟形弹簧

悠远流长的时间
2017-09-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《[摘录]碟形弹簧doc》,可适用于综合领域

摘录碟形弹簧碟形弹簧扬州天恒弹簧五金有限公司姜际强碟形弹簧是法国人贝利维尔(JBelleville)于是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(BellevilleSpring)。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。本文主要是对碟形弹簧作一简要的说明以便大家对它有一定的认识。碟形弹簧简称碟簧它主要用金属弹簧材料(钢带、钢板或锻造坯料)加工成的截锥形弹簧。根据其截面和形状的不同可分为普通碟簧、梯形截面碟簧、锥状梯形截面碟簧、开槽形碟簧、膜片弹簧、圆板形碟簧。普通碟簧的结构(GBT)()碟簧根据支撑结构的不同有两种型式一种是无支撑面碟簧其内缘上边及外缘下边未经加工另一种是有支撑面碟簧内外缘经加工后形成支撑面载荷作用于支撑面。类别碟簧厚度支撑面和减薄厚度无()碟簧的类别和结构型式根据其,无,有厚度t值分为三类。()碟簧的尺寸和参数根据Dt和hot值分为A(Dt,hot)、B(Dt,hot)、C(Dho,hot)三个系列碟簧的主要特点与应用碟簧与其它型式的弹簧如螺旋弹簧、钢板弹簧等比较其主要特点如下:轴向尺寸较小而径向尺寸较大它能在很小的的变形条件下承受变化范围很大的轴向载荷其单位体积的变形能较大具有较好的缓冲吸振能力因此适合轴向空间小径向空间大而承载大的场合。具有变刚性的特性在外径和内径尺寸相同的条件下只要改变碟簧厚度与碟簧的内锥高度之比可以得到不同的弹簧特性曲线z=hot,是正刚度(刚度大)z=,z=hot是正刚度零刚度z=,hot是正刚度负刚度z=,z是正刚度负刚度z。在国标中的碟簧是采用z的。改变碟簧的数量或碟片的组合形式除单片使用外通过不同的碟簧组合如叠合、对合、复合等形式可获得不同的承载能力和特性。在组合碟簧中当一些碟片损坏时只需个别更换便于维修和减低成本。正确设计、制造和使用的碟簧具有很长的使用寿命。便于标准化具有便于大批量生产提高质量而降低成本。碟簧常用于重型机械设备、飞机、大炮等作强力缓冲和减振弹簧也用于汽车和拖拉机的离合器泵阀中的压紧弹簧自动化中控制机构螺栓联接中弹性垫圈。由于碟簧的应用日益广泛在许多机电产品中已逐步采用碟簧来代替原用的园柱弹簧。碟形弹簧的材料对于碟簧材料的性能要求经热处理后应具备高的强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限同时要求具有较高的冲击韧性、朔性和尽量高的屈强比。为了满足上述性能国内外大都采用冷轧或热轧的优质钢带或钢板当厚度大于毫米的碟簧采用锻造坯料钢种主要为中碳低合金弹簧钢(硅锰或铬钒弹簧钢)及优质碳素弹簧钢以下是不同国家制造碟簧的主要材料。中国美国德国英国日本法国前苏联材料牌号SiMnASAESiMnASUPMCrVCACrVASAECrVASUPMXΦA因我国硅锰含量高而铬钒少所以我国碟簧主要采用SiMnA二者相比较CrVA的淬透性、回火稳定性和冲击韧性都比SiMnA的好但CrVA价格较高适用于对疲劳要求较高的场合。碟形弹簧的载荷变形计算从上世纪二、三十年代以来碟形弹簧的计算经过许多专家学者的研究其计算方法有许多种但使用最广泛的是年美国两位工程师阿尔曼(JOAlman)与拉斯路(ALaszlo)提出的近似计算法此法形式简单便于计算计算结果与实验结果比较符合因此目前广泛应用。()无支撑面碟形弹簧载荷变形计算公式(DIN、GBT)EtfhfhfooF=×〔,,,,〕,,tttt(,u)KDtC,()CK=C,(),ClnC,DC=d弹性模量E=MPa泊松比u=当变形量f=h即碟簧被压平时的载荷为othEoF,F=C(f,h)o,(u)KDF=mFC系数值除按式计算外也可以按下表查取。K系数m值可在下图中根据ft和ht查得从而较为方便的计算出碟簧的作用载荷。o系数K、K与KCKKKCKKKCKKK()有支撑面碟形弹簧载荷变形公式对于承受较大载荷或碟簧组件为了改善其承载条件和轮廓形状的精度碟簧需要具有支撑面。有支撑面的碟簧的载荷和变形均可用无支撑面碟簧的相关计算公式。支撑面宽度系数k=Db一般取k=,公式中取胜k=因承载位置的改变其内锥高度应修正。修正后的公式为:,,,hhEtfffooKKF=,,(,)(,),,,,,uKDttttt(,),,thEoF=FK,,,()fho(u)KD,CCK,,()C,(tt)C=,,HHttoo(,)(,)ttttHCoC=,(,),ttt()在标准中对于有支撑面的碟簧的尺寸D、t、H等均无支撑面碟簧的相同并且两种型式的同尺寸碟簧要保持按有无支撑面计算的载荷相等。由于有支撑面的碟簧的刚度增大为了满足标准要求保持其刚度与无支撑面的同尺寸碟簧接近应将有支撑面的碟簧的厚度适当,,tt减薄至,根据等效条件可得各标准系列的t见下表。,t有支撑面与无支撑面碟簧厚度的等效比值t系列ABC,(((tt碟形弹簧的刚度和变形能碟形弹簧的刚度和变形能UdFEthffhoo,()()()F,,,K,〔()〕,Kttttdf(,u)KDhfEtffoK(,),Fdf,,()KU=〔〕tt(,u)KDt,,,,t,t,h,h,H,tK,对无支撑面弹簧对有支撑面的碟簧上列公式中取。ooO碟形弹簧的特性曲线根据碟簧的特性曲线常用改变碟簧的高厚比来改变碟簧的特性来满足不同工作的需要。在同一碟簧中厚度的影响最大、其次高度、外径。碟形弹簧的应力计算公式hEtffo=,KKK(,)K,(,u)KDttthEtffo=KKK(,),K,(,u)KDttthEtfo=KK(K,K)(,),K,(,u)KDCtthfEtfoK(K,K)(,)K=,,Ktt(,u)KDtCEtf,,,KOM,,(u)KDtC,,lnCK,,lnCC,K,,,lnCK见变形与载荷计算。计算应力时为正值是拉应力负值是压应力。碟形弹簧的强度和许用应力碟簧在工作中可能受到静载荷或变载荷的作用其所受载荷性质的不同其失效的情况也不同因此强度计算的许用应力也有不同的考虑。()静载荷作用下的碟簧许用应力静载荷是指作用的载荷不变或在长时间内偶有变化在规定寿命内变化次数小于×次。如安全阀用碟簧、轴承予紧用碟簧等只受静载荷。为了保证碟簧的自由高度的稳定性CrV取压平时的接近材料的屈服极限对于和A制的碟簧可取,SiMnAOM,MPa。,,s()变载荷作用下碟簧许用应力变载荷是指作用的载荷(应力)在初加载荷与工作载荷之间循环变化在规定寿命内变化次数大于次。在无限寿命时可以承受大于等于次加载变化而不破坏而在有限寿命时可以承受,次的加载变化直至破坏。普通碟簧的一般工作情况是从初压位置变形量f=(,)ho时最小变形与应力开始到f=ho时的最大变形与应力之间变动。因此碟簧都是在交变应力工况下工作其主要失效形式为弹力衰减和疲劳断裂。碟簧的疲劳源都是在碟簧下表面爱拉应力的内圆周点和外圆周点处。虽然以上两点并不是最大的应力点但是由反复变化的拉应力产生的疲劳裂纹是发展性的因此在应力大小达到一定的值应力循环交次数达到一定的值时簧片将断裂。为了保证变载荷下碟簧的强度必须核验簧片的下表面拉应力是否小于疲劳极限应力。在点和点中那点先产生疲劳裂纹且比较危险与直径比C=Dd和hot的比值有关可由图(一)来判断。比值C和高厚比值落在哪一区就验算相应点的疲劳强度若在两区之间则两点都需验算。在国标中推荐了CrVA钢制普通碟簧的疲劳极限应力曲线图。根据厚度的不同分别适用于t,t=,与t=,mm。在变载荷作用下的单个碟簧或不超过片的对合组合碟簧的疲劳极限可根据寿命要求碟簧厚度及上下限应力(,、)在图,rmaxrmin(二)、(三)中查取。厚度大于mm和组合片数较多的组合碟簧其它材料的碟簧以及在特殊环境下(温度较高、化学影响等)工作的碟簧应适当降低。图(二)tmm碟簧的极限应力曲线图(三)t=,mm碟簧的极限应力曲线图(四),mm碟簧的应力曲线组合碟形弹簧单片碟簧的承载能力和变形是有限的大都情况下是成组使用。采用不同的组合方式可以获得多种特性满足不同的性能要求。摩擦力对组合碟簧特性的影响前面所述计算方式都忽略摩擦力的影响在实际工作中碟簧受载后在支撑表面和叠合面上在碟片和导向零件之间都有相对滑动而产生的摩擦力因此改变了碟簧的特性曲线。考虑摩擦力的影响碟簧的载欧共体荷F计算公式为叠合组合碟簧nF=Fz,f(N,),fMR复合组合碟簧仅考虑叠合面间的摩擦时nFF,z,f(n,)M式中F碟簧未计算摩擦力时载荷f碟簧锥面间的摩擦系数见下表Mf承载边缘的摩擦系数见下表Rn碟簧的片数摩擦系数和(GBT)系数ffMRA(,,B(,,C(,,组合碟簧使用时为了防止受载时碟簧片产生横向滑移组合碟簧应有导向芯轴或导向套由于碟簧片在变形时内外径尺寸会产生变化(以碟簧的制造方式不同内外径的变化不同)一般情况下碟片应与导向件之间留有一定的间隙见下表。碟片与导向件之间也应有润滑导向件表面硬度也应大于碟片。d或D间隙,,,,,,,碟形弹簧的的制造碟簧多用冷轧或热轧带钢、板材或锻造坯料(锻造比不小于)制造其材料常用SMA、CVA等弹簧钢对于厚度小于的也可用高碳钢制造。对于有防锈、防蚀、防磁或耐热等特殊要求时。碟形弹簧的典型型制造工艺类碟簧:冲压成型淬火回火光饰表面处理强压处理类碟簧冲制环坯磨两平面冷成型车削内外径并倒圆表面处理强压抛丸淬回火热处理高温正火类碟簧:圆钢下料锻平坯车削加工高温正火表面处理强压抛丸回火淬火碟形弹簧的技术要求,GBT,普通碟形弹簧尺寸的极限偏差名称极限偏差一级精度二级精度DhhdHH普通碟形弹簧厚度的极限偏(mm)类别类别t(t’)厚度t(t’)极限偏差t(t’)厚度t(t’)极限偏差一、二级精度一、二级精度,,(,,,,(,,,(,,,,,,,,,>,(,,,(,,自由高度极限偏差(mm),,的极限偏差类别t(t’)厚度一、二级精度,,(,,,(,,,,,(,,,(,,,(,,,,,,(,,,(,,,,,,,,(,,,,(,,,,,,,,(,,,(,,,,,,,,载荷的波动范围类别tmmF=ho时F的波动范围,一级精度二级精度,,,,,表面粗糙度与外观的规定类别基本制造方法表面粗糙度R上、下表面内、外圆冷成型边缘倒圆角((冷或热成型车削内外圆或平面边缘倒圆角((精冲边缘倒圆珠笔角((热成型加工所有表面边缘倒圆角((碟簧成型后必须进行热处理淬火次数不得超过二次。经淬回火后碟簧硬度必须在HRC,的范围内。经热处理后的碟簧其单面脱碳层的深度对类碟簧不得超过其厚度的对于、类碟簧不得超过其厚度的(其最小值允许值为。mm)碟簧应全部进行强压处理。处理方法:一次压平持继时间不少于小时或短时压平压平次数不少于是次压平力不少于倍的Ff,ho承受变载荷的碟簧应进行喷丸或其他方法的表面强化处理。碟簧应进行防腐处理如磷化、氧化、电镀、电泳或喷塑等形式。凡电镀处理后的碟簧必须及时进行去氢处理防止氢脆。碟形弹簧的标记方法一级精度:系列A外径的碟簧标记:AGBT二级精度:系列B外径的碟簧标记:BGBT示例一:外径内径,厚度,高度,一级精度记为C,,示例二:外径,内径,厚度,高度,二级精度记为:C,,碟形弹簧的检验规则,GBT,缺陷分类A缺陷项目:疲劳、脱碳、硬度B缺陷项目:Hh。时的负荷、内外径、永久变形C缺陷项目:厚度、自由高度、表面质量、表面粗糙度检查水平碟簧产品检查水平按GBT中特殊检查水平S。样本大小字码样本大小字码根据提交检查批的批量和特殊检查水平S确定。抽样方案A缺陷项目样本的抽取不限交货批量大小疲劳试验样本为个(或,片对合组合成为一组)脱碳样本为片硬度为片(可与脱碳样本共用)B、C缺陷项目样本抽取当交货批量为,片时。B、C缺陷项目样本采取一次正常检查抽样方案。当交货批量为,片时B、C缺陷项目样本采用二次正常检查抽样方案。当交货批量为大于片时B、C缺陷项目样本采用五次正常检查抽样方案。合格质量水平A缺陷项目在检查中若有片碟簧质量不合格相应的检验允许重复进行一次样本数为第一次抽样的倍如果复检仍有片不合格则判该批碟簧不合格。B缺陷项目合格质量水平为。C缺陷项目合格质量水平为。其他对产品验收有特殊要求时按双方协议规定。

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