碟形彈簧

　　碟形彈簧又名貝勒維爾彈簧墊圈，是法國人貝勒維爾發(fā)明的，其成圓錐形盤狀，既可以單個使用，又可以多個串聯(lián)或并聯(lián)使用，在上內(nèi)緣和下外緣處承受沿軸向作用的靜態(tài)或動態(tài)載荷，被壓縮后產(chǎn)生變形，直至被壓平，以儲存能量形式作為活載荷。在必要時自動轉(zhuǎn)化為密封所需要的附加壓縮載荷，來降低墊片、填料使用中對上緊的持續(xù)要求。

　　原理

　　碟形彈簧是在軸向上呈錐形并承受負(fù)載的特殊彈簧，在承受負(fù)載變形后，儲蓄一定的勢能，當(dāng)螺栓出現(xiàn)松弛時，碟形彈簧釋放部分勢能以保持法蘭連接間的壓力達(dá)到密封要求。碟形彈簧應(yīng)力分布由里到外均勻遞減，能夠?qū)崿F(xiàn)低行程高補償力的效果。

　　特點

　　1.剛度大，緩沖吸振能力強，能以小變形承受大載荷，適合于軸向空間要求小的場合。

　　2.具有變剛度特性，這種彈簧具有很廣范圍的非線性特性。

　　3.用同樣的碟形彈簧采用不同的組合方式，能使彈簧特性在很大范圍內(nèi)變化。可采用對合、疊合的組合方式，也可采用復(fù)合不同厚度，不同片數(shù)等的組合方式。

　　4.當(dāng)疊合時，相對于同一變形，彈簧數(shù)越多則載荷越大。

　　特性

　　行程短 、負(fù)荷重

　　所需空間小

　　組合使用方便

　　維修換裝容易

　　經(jīng)濟(jì)、安全性高

　　使用壽命長

　　制造材料

　　碟簧多用冷軋或熱軋帶鋼、板材或鍛造坯料(鍛造比不小于3)制造，其材料常用60S2MA、50CVA等彈簧鋼，對于厚度小于1.1的也可用高碳鋼制造。

　　對于碟簧材料的性能要求 是，經(jīng)熱處理后應(yīng)具備高的強度極限、屈服極限、彈性極限和疲勞極限，同時要求具有較高的沖擊韌性、朔性和盡量高的屈強比。為了滿足上述性能，國內(nèi)外大都采用冷軋或熱軋的優(yōu)質(zhì)鋼帶或鋼板，當(dāng)厚度大于6毫米的碟簧采用鍛造坯料，鋼種主要為中碳低合金彈簧鋼(硅錳或鉻釩彈簧鋼)及優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼。

　　因我國硅錳含量高而鉻釩少，所以我國碟簧主要采用60Si2MnA，二者相比較50CrVA的淬透性、回火穩(wěn)定性和沖擊韌性都比60Si2MnA的好，但50CrVA價格較高，適用于對疲勞要求較高的場合。

　　主要類型

　　(1)普通碟形彈簧 [2] 、梯形截面碟形彈簧、錐形梯形截面。碟形彈簧：形狀和結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較廣。可以單個、對合、疊合組合或復(fù)合組成碟簧組使用，承受靜載荷或變載荷，用于重型機(jī)械和飛機(jī)、大炮等武器中作為強力緩沖和減振彈簧。

　　(2)膜片彈簧:主要用于汽車離合器上，由分離指和碟簧兩部分的作用。

　　(3)波形墊圈:機(jī)械密封中大量使用，進(jìn)一步可發(fā)展為螺旋式波形彈簧。

　　(4)開槽形碟形彈簧:通常用于離合器中，如車床、汽車和拖拉機(jī)等的離合器。

　　(5)圓板形碟形彈簧:截面為圓板形，受載后產(chǎn)生變形而成為截圓錐形。結(jié)構(gòu)簡單，剛度較大，用于有特殊要求的場合。

　　(6)螺旋碟形彈簧:具有碟形彈簧和螺旋彈簧的雙重特性，可以獲得不同剛度的要求。

　　(7)波形圓柱彈簧(波簧):利用波形墊圈重疊成圓柱形，可以得到較大的變形。

　　組合

　　單片碟簧的承載能力和變形是有限的，大都情況下是成組使用。采用不同的組合方式，可以獲得多種特性，滿足不同的性能要求。

　　組合碟簧 [3] 使用時，為了防止受載時碟簧片產(chǎn)生橫向滑移，組合碟簧應(yīng)有導(dǎo)向芯軸或?qū)蛱祝捎诘善谧冃螘r內(nèi)外徑尺寸會產(chǎn)生變化(以碟簧的制造方式不同內(nèi)外徑的變化不同)，一般情況下碟片應(yīng)與導(dǎo)向件之間留有一定的間隙。碟片與導(dǎo)向件之間也應(yīng)有潤滑，導(dǎo)向件表面硬度也應(yīng)大于碟片。

　　碟形彈簧組合的方式和特性

　　①疊合組合彈簧。

　　②對合組合彈簧。

　　③復(fù)合組合彈簧。

　　蝶形組 [4] 能使彈簧特性在很大的范圍內(nèi)變化。在對合、復(fù)合、疊合中采用疊合方式，疊合面存在摩擦阻尼，吸震和耗能作用更為顯著。相對于同一變形，蝶形數(shù)越多則載荷越大。

　　應(yīng)用

　　在很大范圍內(nèi)，碟形彈簧正取代圓柱螺旋彈簧。常用于重型機(jī)械(如壓力機(jī))和大炮，飛機(jī)等武器中，作為強力緩沖和減振彈簧，用作汽車和拖拉機(jī)離合器及安全閥的壓緊彈簧，以及用作機(jī)動器械的儲能元件。

　　缺點：載荷偏差難以保證。

　　碟形彈簧根據(jù)截面形狀的不同可以分為三類：包括普通碟形彈簧(其截面形狀為矩形)、帶徑向溝槽的碟形彈簧、梯形截面碟形彈簧。普通碟形彈簧分為有支撐面和無支撐面兩類;帶徑向溝槽的碟形彈簧是在普通碟形彈簧的基礎(chǔ)上，沿徑向開出若干個均勻分布的槽，槽可以由內(nèi)孔向外圓方向開出，也可以由外圓向內(nèi)孔方向開出;梯形截面碟形彈簧可以分為內(nèi)緣厚度大于外援厚度型和內(nèi)緣厚度小于外圓厚度型兩類。

　　由于單片碟形彈簧的變形量和負(fù)荷值往往不能滿足使用要求，這時可以成組使用，組成碟簧組合件(柱)。典型的組合方式為：疊合組合碟簧，復(fù)合組合碟簧和其它組合碟簧。

　　與圓柱螺旋彈簧相比，碟形彈簧具有以下特點：

　　一、負(fù)載變形特性曲線呈非線性關(guān)系。

　　附圖：

　　二、碟形彈簧成薄片形，易于形成組合件，可實行積木式裝配與更換，因而給維修帶來方便。

　　三、帶徑向槽碟簧具有零剛度特性。這種特性可以運用在某變形范圍內(nèi)要求彈簧力基本保持穩(wěn)定的場合。

　　四、碟簧吸振性能不低于圓柱螺旋彈簧，當(dāng)采用疊合組合時由于碟簧片之間的摩擦而具有較大的阻尼，消散沖擊能量。