Тарельчатая пружина

Стали и сплавы стойкие к коррозии, использующиеся при производстве

Из-за высокого содержания никеля устойчивые к коррозии материалы обычно обладают в исходном состоянии аустенитной кристаллической решеткой. Они не могут подвергаться закалке и отпуску с мартенситным или бейнитным превращением, как стандартные легированные стали.

Хорошие механические свойства в сплавах, стойких к коррозии, достигаются путем изменения кристаллических структур сплава, деформационным наклепом при прокатке и упрочнением дисперсными частицами при термической обработке.

Коррозионностойкие тарельчатые пружины делают из:

• X12CrNi 17 7 (1.4310). Сплав по стандарту DIN 17224 широко применяется для изготовления пружин тарельчатого типа. Холодная прокатка усиливает прочность изделий. А вот максимальная толщина заготовок составляет всего 2 мм и ограничивается нагартованным листом. Небольшие магнитные свойства получаются в результате деформационного наклепа при холодной прокатке.
• Х7CrNiAl17 7 (1.4568). Коррозионностойкая пружинная сталь X7CrNiAl 17 7 по DIN 17224 упрочняется закалкой и отпуском. Дополнительную прочность обеспечивает деформационный наклеп листов и упрочнение дисперсионными частицами. Отрицательными свойствами сплава является его высокая магнитность. Она не проходит после отожжения, а холодная прокатка ее усиливает.
• Х5CrNiMo 18 10 (1.4401). Данный сплав отличается высокой стойкостью металла к коррозии. Преимуществом является отсутствие магнитных свойств.

Как произвести расчет?

Прежде чем проводить производство следует уделить внимание расчету. Проводя расчет тарельчатых пружин следует учитывать нижеприведенные моменты:

• Тарельчатые пружины могут применяться раздельно или в составе комплекта, который называется пакетом
• Этот момент считается довольно важным, так как в сочетании рассматриваемое изделие проявляет несколько иные эксплуатационные характеристики.
• При цилинической нагрузке отдается предпочтение последовательной сборке, так как существенно снижается показатель контактной и фрикционной коррозии.
• При применении целого пакета уделяется внимание возможности перенапряжения пружины. Для снижения вероятности потери прочности проводится установка промежуточного упора.
• Количество пружин выбирается с учетом того, что нагрузка должна распределяться равномерно
• Однако, за счет увеличения их количества повышается стоимость, может возникнуть трудность с размещением.
• Всегда уделяется внимание тому, какое именно материал используется при изготовлении подобной детали.

Расчеты могут проводится самые различные. Чаще всего проводится определение нижеприведенной информации:

1. Сила пружины при воздействии рабочей деформации. При этом выделяют отдельные формулы для расчета варианта исполнения без опорной плоскости и с опорной, а также при радиусном закруглении кромок.
2. Также определяется показатель силы пружины при максимальной деформации. Она рассчитывается для каждого типа изделия отдельно.
3. Напряжение сжатия на кромке. Она может варьировать в достаточно большом диапазоне, рассчитывается для всех изделий.
4. Еще одним важным показателем можно назвать напряжение растяжения в кромке. Показатель измеряется в МПА.
5. Модуль упругости применяется при проведении всех расчетов, этот показатель стандартизирован.
6. Предварительная деформация пружины берется из определенного промежутка. Она может оказывать длительное воздействие на изделие.
7. Значение максимальной деформации и толщина пружины берется с табличной информации.
8. При расчетах применяется коэффициент Пуассона.
9. Ширина опорной плоскости указывается в справочной информации. Номинальное значение находится в пределах 0,5b.
10. Еще одним важным параметром можно назвать жесткость пружины. Это значение также определяется для каждого типа изделия.
11. Проводится также расчет массы. Это значение требуется в случае, когда тарельчатая пружины применяется в качестве части механизма.

Стоит учитывать, что многие расчеты проводятся исключительно при применении табличной информации. Именно поэтому требуются определенные справочники.

В последнее время большое распространение получили программы, при введении определенной информации которые самостоятельно проводят расчет. Их применение существенно упрощает поставленную задачу, снижает степень погрешности

Однако, как и в первом случае, достаточно важно правильно провести выбор переменных коэффициентов из рекомендуемого диапазона. Допущенные ошибки могут стать причиной того, что тарельчатая пружина не будет обладать требуемыми характеристиками

Классификация пружин тарельчатого типа

Основным документом, регламентирующим параметры, технологии изготовления, а также маркировки и хранения пружин тарельчатого типа, является ГОСТ 3057-90. Согласно этому стандарту, различают тарельчатые пружины четырех типов:

• Пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметру;
• Пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметру и с опорными плоскостями (если толщина пружины превышает 1 мм);
• Пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру;
• Пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру и с опорными плоскостями (если толщина пружины превышает 1 мм).

Производство тарельчатых пружин – Фотогалерея

Наряду с отечественным ГОСТ в России действуют также международные нормативные документы. Для тарельчатых пружин это DIN 2093, согласно которому пружины тарельчатого типа делятся на три группы:

Группа 1: без фаски по наружному и внутреннему диаметру, с толщиной диска до 1,25 мм.

Группа 2 с фаской по наружному и внутреннему диаметру, с толщиной диска от 1,25 мм.

Группа 3: с фаской с двух сторон при толщине диска от 6 до 14 мм.

По точности деформации пружины или предельному отклонению контролируемых сил пружины тарельчатого типа подразделяются на следующие группы:

• С максимальной деформацией 5% (сечение до 3 мм);
• С максимальной деформацией 10% (сечение от 1 мм);
• С максимальной деформацией 20% (для пружин любой толщины).

Классификация пружин тарельчатого типа предусматривает также разделение их на классы. Пружины первого класса предназначены для циклического нагружения (выносливость в циклах не менее 2 х 106), второго класса — для циклического и статического нагружения (выносливость не менее 104 циклов). Предварительная деформация s1 должна быть не менее 0,2s3. Рабочая деформация s пружин I класса должна быть не более 0,6s3, II класса – не более 0,8s3.*

* S3 — максимальная деформация изделия.

Область применения

Рассматриваемое изделие получило весьма широкое распространение. Это связано со следующим:

1. Многие соединения характеризуются низкой устойчивостью к вибрации. Именно поэтому при соответствующем воздействии степень крепления существенно снижается.
2. Вибрация и перемененные нагрузки могут стать причиной раскручивания соединения. Часто при эксплуатации различных механизмов возникает вибрационная нагрузка, которая создает довольно большое количество проблем. Даже незначительное смещение двух объектов относительно друг друга становится причиной, по которой существенно снижается прочность, может происходить деформация крепежных элементов.
3. Применение особого сплава при изготовлении тарельчатой пружины позволяет компенсировать возникающие вибрации и переменные нагрузки. За счет этого существенно повышается степень надежность получаемого соединения.

Применяется тарельчатая пружина в машиностроительной и многих других областях. При этом следует отметить относительно невысокую стоимость, за счет чего есть возможность создавать надежные механизмы при минимальных вложениях.

Важно провести правильный выбор наиболее подходящего варианта исполнения тарельчатой пружины. При этом учитываются следующие условия:

1. Пакет тарельчатых пружин выбирается в том случае, когда при установке одиночной не обеспечивается требуемый ход. Кроме этого, сочетание рассматриваемого изделия подходит в случае, когда одного не подходит для нормальной функциональности.
2. За счет существенного увеличения диаметрального размера уменьшается длина. За счет этого появляется возможность создания компактных механизмов.
3. При оказании циклической нагрузки рекомендуется проводить последовательную сборку. За счет последовательной сборки существенно повышается коррозионная стойкость поверхности.

Установка тарельчатых пружин проводится при создании самых различных устройств и механизмов. Примером можно назвать следующее:

Шарикоподшипниковые механизмы, которые могут применяться для снижения степени трения поверхности. Подшипники сегодня устанавливаются при создании самых различных устройств. Основное требование, предъявляемое в этом случае, заключается в точности расположения всех элементов. Кроме этого, на момент эксплуатации может возникать вибрация и переменная нагрузка

При этом уделяется внимание тому, чтобы шарикоподшипники обладали требуемой коррозионной стойкостью.
Тормозные устройства. Они часто устанавливаются на автомобилях и других транспортных средствах

На момент торможения есть вероятность также возникновения переменной нагрузки, которая становится причиной вибрации и повышенного износа.
Зажимные приборы, которые предназначены для фиксации деталей при их обработке и проведении другой работы. Довольно большое распространение получили различные тиски и другие подобные механизмы. На момент эксплуатации может оказываться переменная нагрузка, которая становится причиной снижения прочности соединения.
Подъемные механизмы. Они применяются для транспортировки различных объектов. К подобным устройствам предъявляется довольно большое количество требований, касающихся надежности. Именно поэтому отдается предпочтение высокоточным изделиям.

Не стоит забывать о том, что в продаже встречаются самые различные варианты исполнения изделия. Стандартные тарельчатые пружины устанавливаются при создании систем безопасности лифтов. Некоторые организации проводят выпуск по индивидуальным чертежам, что позволяет получить деталь с особыми эксплуатационными характеристиками.

Применение рассматриваемого изделия помогает сэкономить монтажное пространство. При этом требуемые показатели достигаются при минимальном объеме упругого элемента.

В заключение отметим, что встречаются изделия с покрытием и без него. При этом основной состав характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды, переменным и постоянным нагрузкам.

Тарельчатая шайба в ассортименте

Применение тарельчатых пружин

Несмотря на относительную новизну, тарельчатые пружины успели найти широкую область применения в тяжелом машиностроении, нефтехимической отрасли, на транспорте и в энергетике, в военной промышленности, в сельском хозяйстве и в космосе. Основной особенностью тарельчатых пружин является их способность принимать на себя большие нагрузки, давая при этом низкую деформацию. Причем, работать они могут в ограниченном пространстве. Если типоразмер пружин подобран правильно, то в процессе эксплуатации они демонстрируют солидную долговечность и удерживают низкий коэффициент ползучести.

Свойства тарельчатых пружин, особенно соотношение «нагрузка/деформация», позволяют применять их при высокой статической нагрузке, для рассеивания энергии удара, замера усилия и амортизации движимой массы. Можно назвать ряд изделий, в которых используются дисковые пружины:

• Муфты предохранительные: пружины обеспечивают поверхностям, передающим крутящий момент, необходимый уровень сцепления. Регулировать давление помогают специальные регулировочные гайки. Передача крутящего момента прекращается, если допустимый предельный уровень нагрузки превышен.
• Муфты предохранительные фрикционные: компенсируют износ фрикционных накладок муфты, обеспечивая заданное давление на них и, соответственно, неизменную величину передаваемого крутящего момента.
• Быстродействующие запорные клапаны: гидравлическую нагрузку испытывают при нахождении клапана в открытом положении. Если возникает сбой, и гидравлическое давление неожиданно падает, освобожденная от нагрузки пружина мгновенно перекрывает клапан, прекращая поступление потока жидкости в систему. В запорных клапанах чаще используется набор тарельчатых пружин в комплекте с центральным шаровым клапаном.
• Компенсация люфта: при узловой сборке компенсируют геометрические допуски.
• Масляные фильтры отечественных авто: пружина обеспечивает необходимое прижимное усилие фильтрующего элемента к крышке масляного фильтра и препятствует попаданию неочищенного масла обратно в мотор.
• Разборные контактные соединения (токопроводящие): служат для стабилизации электрического сопротивления.
• Возвратные пружины поршней: после снятия нагрузки возвращает поршень гидравлической системы в первоначальное положение.
• Барабанные мельницы: пакеты тарельчатых пружин, установленные на болтах, обеспечивают эластичное крепление футеровок.

Тарельчатые пружины с наружными или внутренними прорезями

Упругая характеристика сила-деформация тарельчатых пружин с прорезями

Технические характеристики:

• Изготовление тарельчатых пружин с внутренними и наружными прорезями;
• Диапазон габаритных размеров: наружный диаметр от 20 до 300 мм;
• Изготовление тарельчатых пружин с внутренними и наружными прорезями по чертежам заказчика с заданными характеристиками сила-деформация;
• Повышенные требования к заданной нагрузке, допускам и долговечности пружин обеспечиваются за счет использования специальных процессов производства.

Специальные тарельчатые пружины

Тарельчатые пружины из рессорно-пружинной стали работают при температуре от минус 60 до плюс 120°С. Стандарт не распространяется на пружины, предназначенные для работы в агрессивных или иных средах, когда необходимо применять специальные материалы. Основные параметры и размеры. По виду нагружения тарельчатые пружины подразделяют на классы.

По исполнению пружины подразделяют на типы: 1 — пружины с наклонными кромками; 2 — пружины с наклонными кромками и опорными плоскостями при толщине пружин более 1 мм; 3 — пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру; 4 — пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру и опорными плоскостями при толщине пружин более 1,0 мм.

Пружины типов 3 и 4 изготовляют только по согласованию с изготовителем.

Органайзер из фанеры своими руками чертежи

1. 31. Вид нагружения и классы пружин
2. Выносливость в циклах N, не менее
3. Статическое и циклическое

По точности на контролируемые силы или деформации пружины подразделяют на группы: 1 — пружины с предельными отклонениями сил или деформаций ±5%.

Пружины первой группы точности изготовляют толщиной более 3 мм; 2 — пружины с предельными отклонениями сил или деформаций ±10%, Пружины второй группы точности изготовляют толщиной более 1 мм; 3 — пружины с предельными отклонениями сил или деформаций ± 20%. Пружины этой группы изготовляют любой толщины.

Основные параметры и размеры пружин приведены в табл. 32, 33. Критерий отказа пружины — разрушение. Критерий предельного состояния — возникновение остаточной деформации более 10%.

Изготовление тарельчатых пружин

Детали машин и аппаратов, подвергающиеся значительным механическим нагрузкам, оснащены пружинящими элементами для поглощения энергии. В устройствах, предполагающих наличие мощной амортизации, возможностей обычных пружин недостаточно.

Для выдерживания больших нагрузок с минимальной деформацией предназначена пружина тарельчатой формы, впервые разработанная полтора столетия назад.

По мере развития технологии производства промышленных крепежных изделий появились новые модификации упругих элементов в форме дисков.

Назначение, особенности

Жесткие изделия, предназначенные для больших нагрузок, представляют собой тарелку без дна. Это диск конической формы, имеющий стандартизированные размеры. Диаметр внутреннего отверстия может изменяться от 3,2 мм до 150 мм. Внешний диаметр варьируется от 6 мм до 280 мм.

Соотношение внутреннего диаметра к внешнему составляет 2 к 3. В стандартных пружинах угол наклона образующей конуса – от 2° до 6°. Изготовлены диски штамповкой из стали высокого качества по стандартам. Использование сплавов, легированных добавлением хрома, молибдена и ванадия, улучшает качество пружины.

Допустимо вытачивание дисков при применении в качестве материала для изготовления прутков.

По внешнему виду пружины подразделяются на следующие типы:

• с осями кромок внутреннего и наружного отверстия, наклоненными по отношению к горизонтальной поверхности;
• с опорной плоскостью, с осями кромок внутреннего и наружного отверстия, наклоненными по отношению к горизонтальной поверхности;
• с осями кромок внутреннего и наружного отверстия, перпендикулярными по отношению к горизонтальной поверхности;
• с опорной поверхностью, с осями кромок внутреннего и наружного отверстия, перпендикулярными по отношению к горизонтальной поверхности.

Опорные плоскости имеются у модификаций с толщиной диска, превышающей 1 мм. Пружины, выполненные из материала с толщиной до 1, 25 мм, механически не обрабатывают. При толщине использованного металлического сырья от 1, 25 м до 6 мм изделия подвергают обработке:

• механической,
• дробеструйной,
• обжатием.

При толщине материала свыше 6 мм диски обрабатывают:

• механически,
• дробеструйным методом,
• обжатием,
• шлифованием.

Дополнительная механическая обработка наружных и внутренних отверстий предотвращает последующее заклинивание.

Дисковые пружины, произведенные за рубежом, имеют несколько иную классификацию. Главный показатель для группировки импортных изделий по классам – толщина. Характеристика моделей всегда представлена в сопроводительной документации. Чертежи тарельчатых пружин иллюстрируют особенности каждой модели.

Изготовление и применение

Изготовление тарельчатых пружин – процесс ответственный, регламентируется ГОСТом.

Дисковые пружины подлежат к использованию в неагрессивных средах, при широком температурном диапазоне от 60 градусов мороза до 120 градусов тепла. Присутствие кислорода увеличивает вероятность окислительных процессов.

Превентивно поверхность изделий защищают нанесением гальванических покрытий, промасливанием от возможных коррозионных изменений.

Правильное применение тарельчатых пружин гарантирует малую деформацию при значительных силовых нагрузках. Дисковые элементы обычно используют в виде комплексов.

Если диски сориентированы в одном направлении, комплекс называют пакетом пружин. Группа разнонаправленных пакетов, одиночных пружин именуется набором.

Комбинирование дисков разной толщины при разнонаправленном ориентировании позволяет варьировать амортизационные качества.

В космонавтике, авиапромышленности, при производстве механизмов для энергетики, нефтегазовых комплексов, тяжелого машиностроения незаменимы тарельчатые пружины, способные поглотить разрушительное действие толчков, вибраций, других силовых нагрузок.

ФОСФАТИРОВАНИЕ Химическое оксидирование с промасливанием — защитное покрытие. Обеспечивает коррозионную стойкость поверхности, при периодическом возобновлении смазывающего вещества на поверхности;

ЦИНКОВАНИЕ Обеспечивает защиту от коррозии в специфических условиях;

КАДМИРОВАНИЕ Применяется для защиты от коррозии при контакте с морской водой и в условиях тропического климата.

При изготовлении пружин по чертежам заказчика наши специалисты выполняют следующие процедуры:

• во время общения с представителем фирмы, желающей приобрести у нас пружины, мы предлагаем осмотреть все имеющиеся модели на складе. Если там нет необходимого размера и конфигурации, мы просим предоставить свои параметры с учетом возможностей нашего технологического оборудования;
• после получения эскиза от клиента мастера производят расчет технических параметров изделий в нескольких вариантах;
• в случае одобрения одного из выбранных видов изделия заявка проходит этап утверждения и направляется в производственный цех;
• изготовление продукции в необходимом объеме осуществляется в самые короткие сроки с соблюдением регламента.