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一、碟形彈[Dan]簧的主要參數:
h0 = H0 – t — 内錐(Zhui)高度(Du), 單位均為[Wei] mm。
H 12(13)— 基軸制允許偏差 12(13)分别代(Dai)表級(Ji)别;
h 12(13)— 基孔制允許偏[Pian]差 12(13)分(Fen)别代表級别[Bie];
A系列指 h0 /t ≈ 0.4 ,D/t ≈ 18,共29個規格
B系列指[Zhi] h0 /t ≈ 0.75,D/t ≈ 28,共29個規格
C系列(Lie)指 h0 /t ≈ 1.3 ,D/t ≈ 40,共29個規格
二、應力、力學特性及其它一些知[Zhi]識(Shi)
形象地說,應(Ying)力就[Jiu]是物體抵抗外力在内部産生的力[Li],應力有拉[La]應力、壓應力、剪切應力、彎[Wan]曲應力、屈服應力(Li)、扭轉應[Ying]力等等。碟形彈簧應[Ying]力用σⅠ、σⅡ、σⅢ、σⅣ、σOM、來标注。詳見下(Xia)圖:
σOM是碟簧中心層中心[Xin]點往上表面[Mian]OM處的(De)應力,設計碟簧(Huang)時,
σOM ≤ 1400 ~ 1600 MPa。
σⅠ 是碟簧内徑(Jing)上周的應力,設計時 ≤ 3000 MPa。
σⅡ 是碟簧内徑下周的(De)應力,σⅢ 是碟[Die]簧外徑下[Xia]周的(De)應力,對于受[Shou]動載的碟簧[Huang],它們的值分[Fen]别不宜[Yi] 、1250、1200MPa。
σⅣ 是外(Wai)徑上表面的[De]應力,一(Yi)般不會使(Shi)碟簧産生失效。
MPa是[Shi]壓[Ya]強應力的符(Fu)号(Hao),就是N/mm2的符[Fu]号。
三、碟簧可以受靜載,也可以受動載,靜(Jing)載[Zai]如當墊片用,它一(Yi)可以作為緊固件,二(Er)可以作為熱脹冷縮(Suo)的保護件,特(Te)别在機械密(Mi)封中用的多。
一(Yi)般壽命次數不超過一萬次。動[Dong]載荷用途[Tu]就多[Duo]了,如存儲能量[Liang]、安全吸震、防松(Song)防震[Zhen]、自動控制等等。幾(Ji)乎[Hu]所有機械[Xie]部(Bu)件中都可以用到,特别(Bie)在重載荷條[Tiao]件下,它的單(Dan)位儲(Chu)存能量最大。
四(Si)、碟簧的優點主要是:
1、體積小、儲能大。節約空[Kong]間(Jian),節約資源,使主[Zhu]機體積(Ji)大大縮(Suo)小;
2、可以用不同(Tong)的[De]h0 / t來獲得近似[Si]直線、漸減性、漸(Jian)增性、零剛度、負[Fu]剛度[Du]等曲線;
3、組合使用方便,可對[Dui]合,可疊合[He],可(Ke)又疊又對,可(Ke)單獨使用;
4、設計合[He]理,可獲(Huo)得2×106以上壽命(Ming)。
五、壽命決定因素很多,如(Ru)材料[Liao]、工藝、設計、使用、環境等問題。設計壽命主(Zhu)要決定于應力比,即(Ji)σmin / σmax,在三組圖中回歸獲[Huo]得:
Ⅰ組 t ≤ 1.25 mm σⅡ、σⅢ 最大等于1300 MPa;
Ⅱ組 t ≥ 1.25 ~ 6mm σⅡ、σⅢ 最大等于1250 MPa;
Ⅲ組[Zu] t≥ 6 ~ 14mm σⅡ、σⅢ 最大[Da]等于(Yu)1200 MPa;
壽命分為[Wei]2×106 、5×105 、1×105和<1×105 四種,從GB/T1972—2005标準(Zhun)P22、P23的圖C.9~C.11可知:橫坐(Zuo)标為疲勞強度的下(Xia)限(Xian)應力σr min(N/mm2),縱(Zong)坐标則為上限(Xian)應力σr max,如果我們(Men)知道碟簧的最大載荷和(He)最小[Xiao]載荷或最大位移與[Yu]最小位移,則可求出σr min與σr max ,在(Zai)縱橫坐标上找出相應的(De)點,即可知道(Dao)它的預(Yu)期壽命是多少[Shao]。為了獲得高壽命,預載位移h01至少應為0.15 — 0.2h0,最大位移不宜超過0.75h0。
六、我們[Men]前面(Mian)提到(Dao)的[De]設計合理(Li),所[Suo]謂合理就是有(You)如下幾點[Dian]原則:
1、σOM≯ 1400 ~ 1600 MPa ,( 材[Cai]料[Liao]與熱處理、噴丸[Wan]等工[Gong]藝決[Jue]定(Ding));
2、σⅠ ≯ 3000 MPa ;
3、h0 /t ≯ ,如果 > ,則會翻邊,H0不穩定;
4、如果超應力,則不[Bu]能按标準[Zhun]要求強[Qiang]壓,壓(Ya)平五次。所謂超應力,就是(Shi)σOM > 1400 ~ 1600 MPa ,σⅠ > 3000 MPa ,此時(Shi)可以限[Xian]壓。
七、碟形彈簧制造工藝(Yi)按标準分為三種:
1、Ⅰ組碟簧,即[Ji]t ≤ 1.25 mm,可用高碳(Tan)鋼制造,65Mn的就很好了,它的流程最簡單(Dan):
這裡沒有任[Ren]何機加工。
2、Ⅱ組碟簧即1.25 < t ≤ 6 mm,按标[Biao]準不能用65Mn材[Cai]料[Liao],一般應該用60Si2MnA或50CrVA,流程[Cheng]是:
這裡是内外圓都必需加工,否則沖壓[Ya]後的撕[Si]裂紋影響壽命。根據我[Wo]國國情t > 3 mm以上難有好的冷軋闆[Pan]、帶[Dai],如用國産熱[Re]軋[Zha]闆,則需先對材料(Liao)表面(Mian)剝皮、或車或磨到一[Yi]定精度,外表不(Bu)能有氧化脫(Tuo)碳層。
3、Ⅲ組碟簧即6 < t ≥ 14 mm的碟簧,應選用鍛[Duan]造錐坯加工。如條件[Jian]不夠,則可先鍛成平坯,以後再成錐。流程(Cheng)如下:
不論哪一組碟簧當要求高的壽命(Ming)時,都應[Ying]加以噴丸強(Qiang)化。一般噴丸(Wan)是使表面清理去除氧化層,使表面潛[Qian]裂紋密緊,使表層産生有(You)效的(De)壓應力,有時還需應力噴丸和[He]熱[Re]噴丸。
八(Ba)、檢驗碟簧必須按标準進(Jin)行,半(Ban)成品檢驗按工藝卡片。成品檢[Jian]驗首先把碟簧強壓壓平三次[Ci],視其H0穩定[Ding]否?合(He)格否?然後再[Zai]行(Hang)檢驗其它尺寸和形位。測力(Li)時[Shi]不論碟簧有多高多矮,但必須在[Zai]高度允差範圍内,測時用壓至H0 - 0.75h0 或∑(H0 - 0.75h0 )的力為依據,看其是否超過了标準或客[Ke]戶要[Yao]求。如果做(Zuo)疲勞壽命(Ming)試驗,則必須用專用設備,如用沖床進(Jin)行(Hang),要[Yao]考慮加載方法、加(Jia)載波形和加載(Zai)頻(Pin)率(Lü)。
九、碟簧可以單[Dan]隻使用,也可以組合使用。組合時可對合,可疊[Die]合,可又對又疊[Die]。單個使用一般[Ban]作靜态壓(Ya)緊的[De]多,或起防松的[De]用,少數作複位(Wei)用。組合使(Shi)用的目的就多了,可以儲能,可以緩沖,可以作控制元件。對合時(Shi),每片力一樣,但組[Zu]合位移加大了;疊合相反,力随着(Zhe)疊合片數而成倍增(Zeng)加[Jia],但位(Wei)移不變,如又對[Dui]又疊,則[Ze]二者都[Dou]有變[Bian]化。安裝使用(Yong)時要按照标準(Zhun),兩端壓闆及内外徑導向件都必[Bi]需有 > 55 HRC的硬度,其硬層應 > 0.8 mm,内外導向件都應[Ying]按标準設計出對應的間隙量。使用時應根據要求(Qiu)選擇潤滑,如需要摩擦力(Li)小,則選用M0S2,如需要摩擦力大,則可噴丸,選用交(Jiao)美特[Te]特處理。現在還有越磨越[Yue]光滑的處理工(Gong)藝,即自潤(Run)滑處[Chu]理工藝。
十、制造(Zao)碟形[Xing]彈簧,标(Biao)準規定用用60Si2MnA和50CrVA 。t ≤1.25mm可以用65Mn或70#、T7、T8等等。根[Gen]據碟簧的[De]用途也可(Ke)以選用不(Bu)鏽鋼[Gang]、耐熱鋼和[He]熱工鋼等等。現[Xian]在常用材料有:
1、彈簧鋼:
65Mn、T7A、T8A、T9A、T10A、60Si2MnA、50CrVA、70Si2CVA、30W4Cr2VA;
2、不鏽鋼[Gang]:
馬氏體(Ti):3Cr13;
奧氏體:301、302、316;國産[Chan]牌号為:12Cr17Ni7、12Cr18Ni9、06Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2;
沉(Chen)澱硬化型:630、631、632;國産牌号為:05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、07Cr15Ni17Mo2Al;
高彈性[Xing]合金:3J21;
彈性(Xing)元件用合金:3J1、3J53;
3、銅合金[Jin]:矽青銅、錫青銅(Tong)、鋁青(Qing)銅、铍青銅(Tong)、鋁白銅、白銅、;
4、鎳銅合金:
蒙[Meng]内爾(Er)合金 NCu28-2.5-1.5;Monel400即Ni66Cu31Fe;MonelK500即Ni66Cu29Al3;
5、高速工具鋼:W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2;
6、耐高溫(Wen)彈性合金:
GH2132、A286,即OCr15Ni25Ti2MoVB;
GH2135、808,即[Ji]OCr15Ni35W2Mo2Ti2AL2B;
GH4169、Inconel 718即NiCr19Fe18Nb5Mo3TiB;
GH4145、Inconel ×750即NiCr15Fe7NbTi2Al;
Inconel 600即Ni76Cr18Fe8;
Rene/77、U-700即NiCr15Co15Mo4Al4Ti3B;
GH4090,即Nimonic90;
7、钴[Gu]基合金:HS25(L-605);
8、铌[Ni]基合金:55NbTiAl;
金屬、陶瓷、記憶合[He]金、聚氨酯[Zhi]、橡(Xiang)膠、塑料、 玻璃(Li)纖維、碳素纖維都可[Ke]以制(Zhi)造[Zao]碟形彈簧。
十一、熱(Re)處理[Li]:
我們常用[Yong]的(De)彈簧材料熱處理可分為以下幾類:
1、淬回火工藝:
對軟态的(De)彈簧(Huang)鋼都必[Bi]需(Xu)用上述工藝。
2、去[Qu]應力退火(Huo):
對硬态(Tai)的彈簧(Huang)鋼都[Dou]必需用上述工藝。
3、時[Shi]效強化工[Gong]藝:
适用于沉澱(Dian)硬化不鏽鋼(Gang)和(He)耐熱鋼。
4、固[Gu]溶R熱[Re]處理:
适(Shi)用于軟态的沉澱硬化不鏽鋼及鎳基合金。