Valgguide for Belleville vaskemaskin: størrelse, serie og stabling

Forstå DIN EN 16983-serien

Belleville skiver er ikke et produkt som passer for alle. Den eldre DIN 2093-standarden, nå absorbert i DIN EN 16983, kategoriserer skiver i tre forskjellige serier basert på deres dimensjonsforhold. Seriebrevet forteller deg direkte stivhetsprofilen til vaskemaskinen. Bruk av en serie A-skive i en følsom aluminiumsflens vil forårsake innstøping og deformasjon, mens en serie C-skive kanskje ikke gir nok gjenværende klembelastning til å forhindre selvløsing i et vibrerende miljø.

Serie B fungerer som arbeidshest for de fleste boltede ledd som krever vibrasjonsmotstand. Når du flater en serie B skive til 75 % av dens totale tilgjengelige nedbøyning, er belastningsøkningen stabil og forutsigbar. Serie C-skiver er unikt egnet for dynamiske termiske miljøer fordi de kan absorbere betydelig aksial ekspansjon fra en bolt uten å multiplisere klemkraften nok til å smekke festet.

Beregning av riktig størrelse for bolten

Den fysiske geometrien til skiven må samsvare med boltskaftet og motflaten. Dette innebærer tredimensjonale kontroller. Først må den indre diameteren til skiven fjerne hoveddiameteren til boltgjengen med et minimalt gap; en slurvet passform her forårsaker eksentrisk belastning. For det andre dikterer den ytre diameteren til skiven lagerspenningen på det fastklemte materialet. Hvis overflaten under skiven er myk, vil overskridelse av trykkflytegrensen føre til avslapning av innstøpingen. For det tredje bestemmer skivens tykkelse og kjeglehøyden i ubelastet tilstand hvor langt du kan komprimere den før den blir solid. Du kan ikke la en Belleville-vasker nå sin flate stilling under normal driftsbelastning; du må legge igjen en sikkerhetsmargin på minst 10-15 % av den totale nedbøyningsvandringen for å hindre fast kontakt.

Matchende skive-ID til boltstørrelse

Standard metriske størrelser er gruppert. En skive designet for en M8-bolt har vanligvis en indre diameter på omtrent 8,4 mm. For strukturelle applikasjoner som bruker valsede gjenger, kan den faktiske boltkroppens diameter være litt under nominell. Sjekk følgende sammenkoblinger som en grunnlinje:

• M6 bolt krever skive ID ~6,4 mm, OD vanligvis 12,5 mm eller 14 mm.
• M12 bolt krever skive ID ~13mm, OD vanligvis 23mm eller 28mm.
• M20 bolt krever skive ID ~21mm, OD vanligvis 36mm eller 40mm.

Å velge en overdimensjonert OD sprer reaksjonskraften over et større område, og reduserer overflatetrykket. Dette er kritisk når man klemmer glassfiberflenser eller mykt aluminium der overflatebelastningen må holde seg under 100 MPa .

Stablekonfigurasjoner og deres fjærhastigheter

Stabling forvandler ytelsesgrensen til en enkelt vaskemaskin. De tre grunnleggende stablearrangementene produserer helt forskjellige last-avbøyningsidentiteter. En parallell stabel multipliserer kraften som kreves for en gitt avbøyning, mens en seriestabel multipliserer den totale avbøyningen som er tilgjengelig for en gitt kraft. Blanding av disse skaper et progressivt fjærsystem med et knepunkt i kurven.

Parallell stabling for økt kraft

Nest identiske skiver inni hverandre, alle orientert på samme måte. To skiver parallelt dobler kraftutgangen for samme avbøyning. Fem skiver parallelt femdobler kraften. Friksjon mellom de nestede kjeglene øker imidlertid hysteresen. I praksis opplever en stabel med fire skiver parallelt en friksjonstap på omtrent 6-8 % sammenlignet med den teoretiske lineære multiplikasjonen. Smøring av de sammenfallende overflatene med molybdendisulfidpasta er nødvendig for forutsigbar dreiemoment-til-forbelastningskonvertering i parallelle stabler som overstiger tre skiver.

Seriestabling for lange reiser

Veksle orienteringen til hver skive slik at de står mot hverandre. To skiver i serie dobler den totale nedbøyningskapasiteten ved samme kraftnivå. En stabel på fire i serie gir fire ganger reisen. Dette arrangementet er ideelt for belastning av en boltet flens som opplever syklisk termisk ekspansjon. Stabelen fungerer som en ettergivende fjær, og opprettholder klembelastningen over et gap som utvider seg og trekker seg sammen med flere millimeter.

Blandet stabling for progressive kurver

Kombiner et sett med parallelle skiver med et sett med serieskiver. En typisk konfigurasjon er en "trippel-parallell, dobbel-serie"-stabel. Dette betyr tre skiver nestet sammen (parallell), deretter to av disse trippel-reirene motstående (serier). Fjærkurven følger i utgangspunktet den stive banen med høy kraft til de parallelle trippelene. Hvis skjøten skiller seg litt under overbelastning, kobles seriemotstanden inn, og fjærhastigheten myker drastisk, og forhindrer en skarp spiss i boltspenningen som ellers ville forårsake tretthetssvikt.

Materialevalg og korrosjonsgrensesnitt

Basemetallet i skiven bestemmer utmattelseslevetiden og korrosjonsbestandigheten. Standard karbonstål (C67S, 1.5014) bråkjølt og herdet til 42-48 HRC dekker de fleste innendørs bruksområder. For utendørs strukturelle bolter eller marine miljøer kreves AISI 316 rustfritt stål eller Inconel 718, men disse kommer med en betydelig reduksjon i strekkstivhet sammenlignet med legert fjærstål.

Par aldri en Belleville-skive av hardt karbonstål med en myk bolt i rustfritt stål uten en mellomherdet flatskive. Den koniske kanten av fjærskiven vil gnage inn i boltlagerflaten, og skape et spenningsstiger som starter utmattingssprekker. En tynn, overflateherdet flatskive med en avfaset boring beskytter bolthodets radius.

Stille inn forhåndsbelastning med Belleville skiver

Å bruke dreiemoment til å stille inn forspenning på en Belleville-stabel er upålitelig fordi fjæravbøyningen, ikke dreiemomentet, bestemmer klemkraften. Den riktige metoden er å beregne fjærens nedbøyning ved ønsket forspenning, og deretter stramme til den fysiske nedbøyningen er målt. For en enkelt serie B-skive med 2,15 mm total vandring, kan du sikte 1,5 mm avbøyning (70 % av vandring) for å oppnå den nominelle flate lasten. Dette verifiseres med en måleklokke eller et dybdemikrometer som måler gapet mellom de fastklemte platene. Hvis skivestabelen er skjult, bruk hydraulisk stramming eller mål boltstrekningen ultralyd. Å stole på en momentnøkkel alene kan føre til spredning av forhåndsbelastning ±25 % , som ofte overskrider det elastiske arbeidsområdet til vaskemaskinen.

Unngå vanlige feilmoduser

Tretthetssvikt starter vanligvis ved innerkanten av skiven, hvor strekkspenningene konsentreres under kompresjonen. Skuddringing av den konkave overflaten på vaskemaskinen forsinker sprekkinitiering. Sørg for at lagerflaten mot den indre diameteren er fri for skarpe grader eller sveisesprut. En grad på boltskaftet fungerer som et skjæreverktøy, skårer skiveboringen og genererer et brudd. En annen oversett feil er invertert stabling. Hvis en enkelt skive snus ved et uhell, mister skjøten sin fjærfunksjon fullstendig og blir en flat skjøt som umiddelbart kan løsne. Merk alltid den ytre kanten av parallelle stabler med en malingspenn etter montering slik at en omvendt skive er visuelt tydelig under inspeksjon.

Søknadssjekkliste for høyvibrasjonsledd

Før du fullfører et design, kontroller disse fem punktene. For det første må den innspente lengden på bolten være tilstrekkelig til at skiveavbøyningen er en meningsfull brøkdel av den totale leddelastisiteten. For det andre må ikke skiven flates fast ved maksimal bruksbelastning. For det tredje må bæreflaten herdes eller beskyttes av en flat skive. For det fjerde bør antallet parallelle skiver ikke overstige fire uten reduksjon for friksjon. For det femte må materialet tåle den øvre temperaturgrensen for miljøet uten å miste temperamentet. Hvis du mangler en av disse kontrollene, kompromitteres den grunnleggende grunnen til å velge en Belleville-skive fremfor en delt låseskive, som mister spenningen etter en liten mengde innstøping.