扭转弹簧 碟形弹簧

扭转弹簧 碟形弹簧 扭转弹簧 简介: 扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。 扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。这类弹簧通常是密身的，但是， 簧圈之间有节距以减少摩擦。它们对旋转或旋转外力产生阻力。根据应用要求，扭转弹簧的旋向(顺时针或逆时针)，从而确定弹簧的旋向。 历史 扭力弹簧是一种机械蓄力结构，主要用于古代弩炮和其他弩类。扭力弹簧通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转进行蓄力，利用，使被发射物具有一定的机械能。 扭转弹簧的应用 扭转弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等——————————————————————————————————————————————— 广泛应用于计算机，电子， 家电， 照相机，仪器，门，摩托车，收割机，汽车，等行业～中高端扭转弹簧的制造商有美国联合弹簧等公司等。 生产设备主要设备有:数字化控制多功能电脑卷簧机、机械自动卷簧机、磨簧机、热处理设备、大型热卷弹簧生产线、质量检测仪器。 性能因数 性能因数:弹簧刚度，最大变形量，最大负荷和旋向规格。 弹簧刚度是指，单位角位移产生的角回程扭矩。 最大变形量是指弹簧受损前最大变形量。 扭转弹簧旋向为右旋，左旋和双旋。 疲劳强度 1(屈服强度 材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。 2(表面状态 最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。 材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。在——————————————————————————————————————————————— 同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。 对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。 3(尺寸效应 材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。 4(冶金缺陷 冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等，可以大大提高钢材的质量。 5(腐蚀介质 弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。 在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧——————————————————————————————————————————————— 的疲劳极限。 6(温度 碳钢的疲劳强度，从室温到120?时下降，从120?到350?又上升，温度高于350?以后又下降，在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。 强化工艺技术 (1) 弹簧的热处理强化工艺技术 1) 保护气氛热处理。在我国，线材小于 15mm的弹簧、油淬火回火钢丝及韧化处 理钢的热处理都采用了保护气氛热处理。保护气氛热处理能够消除表面脱碳和 氧化，提高材料的表面质量。 2)感应加热或保护气氛感应加热热处理。这项工艺一般在螺旋弹簧成形前的线材上进行，有些弹簧工厂把线材料热处理和弹簧制作放在一起以降低成本。感应加热处理具有较好的强化效果，感应加热速度快，有助细化晶粒和减少表面脱碳，可以充分发挥和提高材料的强度和韧性。 3)表面氮化热处理工艺技术。近年来，高应力气门弹簧或其他高应力离合器弹簧为了达到可靠的疲劳寿命，也采用表面氮化工艺技术，现在比较先进的工艺是低温气体氮化技术，一般氮化温度为(450,470)?，气体氮化时间为(5,20)h。 (2)弹簧的喷丸强化工艺 1)组合喷丸工艺技术。组合喷丸，一般也称多次喷丸工艺。大——————————————————————————————————————————————— 多数经济的工艺是采用二次喷丸。通过采用不同直径的丸粒喷丸来实现。第一次采用较大丸粒来获得残余压应力和表面光洁度。 2)应力喷丸工艺。应力喷丸工艺也是一项比较经典的喷丸工艺，只是因为难以应用于大批量生产，但近年来由于应力喷丸设备的快速发展，在高应力汽车悬架弹簧大批量生产中得到了较大发展。特别是应力强化喷丸与其他喷丸工艺的组合应用具有很好的强化效果。应力喷丸的预应力一般设定在(700,800)MPa，经应力抛丸后，残余应力的峰值可以达到(1200,1500)MPa，从而得到高的抗疲劳强度。 (2) 弹簧的热强压工艺 热强压工艺主要应用在要求高的抗永久变形量的螺旋弹簧上，是 作为高级的防永久变形的稳定化处理工艺。热强压工艺除可以显着提高抗永久变形外，还可以提高疲劳寿命。 碟形弹簧 历史 碟形弹簧:Disc Springs，也译成盘形弹簧，形状象一个无底的碟(盘)子;业内人士有人称其为Belleville Springs。如图一所示 碟形弹簧的生产和制造在欧洲由来已久，在北美洲，碟形弹簧制造工业正在蓬勃兴起并逐渐被接受。碟形弹簧最早是100多年前法国J. Belleville发明的。20世纪30年代早期，工程师(G.M.)Almen and Laszio 发展了理论、制订了生产、质量标准 DIN 2092 和 DIN 2093。这些标准作为碟形弹簧的第一次工业标准被世界各地接受，并传遍了欧洲，目前已经被许多跨国公司广泛采用。日本制订了他们自己的相应标准，——————————————————————————————————————————————— 但美国还没有就碟形弹簧制定自己的工业标准。许多美国生产商以DIN 标准作为碟形弹簧质量标准。 简介 碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔发明的，是用金属板料或锻压坯料 而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。 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6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。 因我国硅锰含量高而铬钒少，所以我国碟簧主要采用60Si2MnA，二者相比较50CrVA的淬透性、回火稳定性和冲击韧性都比60Si2MnA的好，但50CrVA价格较高，适用于对疲劳要求较高的场合。 原理 碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧，在承受负载变形后，储蓄一定的势能，当螺栓出现松弛时，碟形弹簧释放部分势能以保持法兰连接间的压力达到密封要求。碟形弹簧应力分布由里到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果。 特点 1.刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，适合于轴向空间要求小的场合。 2.具有变刚度特性，这种弹簧具有很广范围的非线性特性。 ——————————————————————————————————————————————— 3.用同样的碟形弹簧采用不同的组合方式，能使弹簧特性在很大范围内变化。可采用对合、叠合的组合方式，也可采用复合不同厚度，不同片数等的组合方式。 当叠合时，相对于同一变形，弹簧数越多则载荷越大。 特性 ?行程短、负荷重 ?所需空间小 ?组合使用方便 ?维修换装容易 ?经济、安全性高 ?使用寿命长 应用 在很大范围内，碟形弹簧正取代圆柱螺旋弹簧。常用于重型机械(如压力机)和大炮，飞机等武器中，作为强力缓冲和减振弹簧，用作汽车和拖拉机离合器及安全阀的压紧弹簧，以及用作机动器械的储能元件。 缺点:载荷偏差难以保证。 碟形弹簧根据截面形状的不同可以分为三类:包括普通碟形弹簧(其截面形状为矩形)、带径向沟槽的碟形弹簧、梯形截面碟形弹簧。普通碟形弹簧分为有支撑面和无支撑面两类;带径向沟槽的碟形弹簧是在普通碟形弹簧的基础上，沿径向开出若干个均匀分布的槽，槽可以由内孔向外圆方向开出，也可以由外圆向内孔方向开出;梯形截面碟形弹簧可以分为内缘厚度大于外援厚度型和内缘厚度小于外圆厚——————————————————————————————————————————————— 度型两类。 由于单片碟形弹簧的变形量和负荷值往往不能满足使用要求，这时可以成组使用，组成碟簧组合件(柱)。典型的组合方式为:叠合组合碟簧，复合组合碟簧和其它组合碟簧 ———————————————————————————————————————————————