碟形弹簧摩擦阻尼的作用

一、碟形弹簧摩擦阻尼的作用

设计和应用隔振器时，须考虑下列因素：①能提供所需的隔振量；②能承受规定的负载；③能承受温度和其他环境条件(湿度、腐蚀性流体等)的变化；④具有一定的隔振特性；⑤满足应用隔振器的设备对隔振器重量和体积的要求。激发频率低于质量(设备)弹簧系统的固有频率时，隔振器不起隔振作用；激发频率与固有频率相近时，振动就会放大;只有当激发频率大于固有频率的匇倍时,隔振器才有隔振效果。通常要求激发频率大于固有频率的2～3倍，以便获得良好的隔振效果。粘性阻尼单自由度的隔振系统，当忽略阻尼时，固有频率式中K为隔振器的力劲，m为隔振器上面的集总质量。当隔振器的静态压缩量δst与负载成正比时，如钢弹簧，固有频；δst的单位是米。橡胶隔振器的固有频率常高于上式。 金属橡胶技术的研究旨在以金属丝为原材料，开发研制一种弹性多孔材料，利用该材料可以制备出具有特殊性能的金属橡胶构件。金属橡胶构件以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性，特别适合于解决高低温、大温差、高压、高真空、强辐射、剧烈振动及腐蚀等环境下的阻尼减振、过滤、密封、节流及吸音降噪等疑难问题，可以根据不同工况需要制备出各种结构形状。而且具有储存和使用寿命长，没有老化现象等特点，是航空航天、国防武器装备及民品特殊工况下普通橡胶的最佳替代品。1、以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性。2、耐高低温、大温差、高真空、强辐射及腐蚀环境。3、承载能力高，耐疲劳，无老化现象，使用寿命和储存时间长。4、可满足阻尼、减振、密封、过滤、节流及吸声降噪等需求，是特殊工矿下普通橡胶产品和其它多孔材料制品的最佳替代品。5、其性能指标具有可设计性，改变不同的工艺参数和方法，可以制备出具有不同结构尺寸和性能特点的金属橡胶产品。6、适用于航空航天、弹船星舰、国防武器装备、石油化工及汽车工业等各种领域，具有军民两用的鲜明特征。 从重达数百吨的设备到轻巧的精密仪器都可以应用钢弹簧隔振器，通常用在静态压缩量大于5厘米的地方或者用在温度和其他环境条件不容许采用橡胶等材料的地方。这种隔振器的优点是：①静态压缩量大，固有频率低，低频隔振良好；②耐受油、水和溶剂等侵蚀，不受温度变化的影响；③不会老化或蠕变；④大量生产时特性变化很小。其缺点是：①本身阻尼极小(阻尼比约0.005)，以致共振时传递率非常大;②高频时容易沿钢丝传递振动；③容易产生摇摆运动，因而常须加上外阻尼(如金属丝、橡胶、毛毡等，见图1，b)和惰性块。钢弹簧有螺旋形、碟形、环形和板形等，螺旋形弹簧应用最广。给定其固有频率后，由计算单个弹簧的垂向劲度K(N/m即牛顿每米)。 可用于受切、受压或切压(图1，c)的情况，很少用于受拉的情况。其优点是：可以做成各种形状和不同劲度。其内部阻尼作用比钢弹簧大，并可隔低至10赫左右的激发频率。缺点是：使用久了会老化，而且在重负载下会有较大蠕变(特别在高温时)，所以不应受超过10～15%(受压)或25～50%(切变)的持续变形。天然橡胶的固有频率略低于合成橡胶,其机械性能特点为:变化小，拉力大，受破坏时延伸率长，而且价格较低。隔振垫有软木、毛毡、橡胶垫和玻璃纤维板等，优点是：价格低廉，安装方便，并可裁成所需大小和重叠起来使用，以获得不同程度的隔振效果。①软木：用作隔振材料的历史最为悠久，通常在承受压力时，静态压缩量达到30%，也不会横向凸出。常用总厚度为5～15厘米,承受负载为每平方厘米0.5～2.0公斤,阻尼比约0.06。软木对腐蚀和溶剂的抵抗力强,对温度变化不甚灵敏。在室温下，使用寿命可达几十年之久。软木由于低频隔振较差，通常适用于扰动频率大于20～30赫的隔振。中国制造的经过碳化的保温软木，其固有频率约11～33赫。静负载和静态压缩量如图2所示。②橡胶垫：特性和橡胶隔振器相似，但由于橡胶在受压时的容积压缩量极小，仅在能横向凸出时才能压缩，故通常做成异形板(图1，d)以容许横凸出和受挠曲，以增加静态压缩量。③玻璃纤维板：有各种密度和纤维直径的品种。这种隔振材料的劲度通常是随着密度、纤维直径和静态压缩量的增加而递增。中国采用保温用的酚醛树脂玻璃纤维板,在未加负载时总厚度约5～15厘米,常用负载为0.1～0.2千克力/厘米2，阻尼比0.04～0.07,固有频率5～10赫。玻璃纤维板对工业溶剂的抵抗力强,但会吸收潮气等。这种隔振材料由于承载面积较大和静态压缩量大，通常用混凝土机座，在施工和使用时要防止水、砂浆等渗入。它主要用于播音室、录音室、声学实验室和设备的隔振以及一些机器的隔振。④毛毡：在厚度大，柔软和不致受到过度静负载时，其隔振效果最好。由于阻尼系数较高，在共振时只放大四倍，加之阻抗大，且与大多数工程材料不匹配，故对减少声频范围内的振动传递特别有效。通常采用的厚度为10～25毫米，当承受0.2～7千克力/厘米2压力时，其固有频率约20～40赫，系由毛毡厚度而不是由其面积和静负载决定。 该类减振器能适应现代化产业对振动冲击和噪声控制技术的严格要求，是一种具有优良的振动和冲击性能的新型产品，可有效地降低结构噪声。具有多向弹性变形、非线性软化型刚度、使用与存储方便、重量轻等优点。

二、碟形弹簧的

　　BAUER盘型弹簧 (Bauer Disc Spring)　　标准系列碟形弹簧(DIN2093标准尺寸)包括外径8mm到250mm的146格尺寸系列,所用材料为CK67和51CrV4,并均备有库存,可从仓库直接发运.标准表面防腐涂层采用磷化处理并涂油.　　特殊系列非标碟形弹簧包括外径从70mm到600mm的153格尺寸系列.特殊系列碟簧部分可以直接从仓库供货,但仓库备有生产用模具,可根据订单进行产品加工.标准表面防腐涂层采用磷化并涂油.　　碟形弹簧的形状为圆锥碟状,与传统弹簧不同,功能上有其特殊的作用,主要特点是,负荷大,行程短,所需空间小,组合使用方便,维修换装容易,经济安全性高.适用于空间小,负荷大之精密重机械.其压缩行程最佳使用范围在其最大压缩行程的10%-75%之间.　　行程短,负荷大. 所需空间小. 组合使用方便. 维修换装轻易. 经济、安全性高.　　一般表面处理:磷酸处理后加润滑油　　非凡表面处理:镀锌、钢、铭、金属膜、烤漆等电镀有可能产生碳化层,如需非凡表 面处理时,请于本公司研讨。　　标准材质 CK67 依 DIN2093 规定用于厚度小于1.25毫米,如客户需要在非凡情况下也可应用在毫米厚.　　最高级的弹簧材料 50CrV4 ,可保证─15℃ -150℃ 工作温度下弹簧特非常好. 适合于碟形弹簧在6毫米厚度以下。　　1.当碟形弹簧使用串联组合时,必须有内导柱或外套环,而内导柱或外套环必须热处理至HRC52度后再研磨抛光.　　2.导柱之安装与弹片之间隙公差由下表了以查出　　(a)三片平行叠法,行程为1片,弹力为3倍.　　(b)四片串联叠法,行程为4片,弹力为1倍.　　(c)三片平行叠法,行程为3片,弹力为2倍.　　(d)为平行叠法之渐减曲线与厚薄不同之碟形弹簧平行,串联组合成渐进曲线,较弱的弹簧必须有保护超载设计。　　a.不断的瞬间碰击,会使弹簧的寿命减低.　　b.当弹簧超负载或急速将压力松弛时会使弹簧产生歇斯底里现象而擦伤弹簧.　　c.显示经计算出之弹力,行程表以25X12.2X0.9亳米之簧片为例,4片平行叠4组及2片平行叠4组 之比较,可以很明显看出摩擦力之增加,越多片平行叠法会产生越大之摩擦力.　　碟形弹簧之压缩尽可能在10%~75%行程范围内工作　　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,用作汔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.　　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,也可以由外圆向内控方向开出;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.　　与圆柱螺旋弹簧相比,碟形弹簧具有以下特点:　　一、负载变形特性曲线呈非线性关系.　　二、碟形弹簧成薄片形,易于形成组合件,可实行积木式装配与更换,因而给维修带来方便.　　三、带径向槽碟簧具有零刚度特性.这种特性可以运用在某变形范围内要求弹簧力基本保持稳定的场合.　　四、碟簧吸振性能不低于圆柱螺旋弹簧,当采用叠合组合时由于碟簧片之间的摩擦而具有较大的阻尼,消散冲击能量.　　怎么样大家看了这么多的碟形弹簧的的解说是否对弹簧有了初步的了解，其实在使用性能上碟形弹簧在性能上有较好使用寿命期限。当有一些碟片损坏时，我们只需要更换一些就足够。其实碟形弹簧的力是同心式方式集合的。因为有了上述的优点，碟形弹簧才被广泛用于记着、飞机、大炮当中。在有兴趣的朋友可以进行相关书籍的翻阅。好了关于碟形弹簧的介绍就到这里，谢谢大家的观看!

三、碟形弹簧力计算

弹簧功能

提供推力、拉力、或扭转力，控制物体运动，如离合器中的控制弹簧；

储能，如发条；

缓冲吸振，如弹性联轴器中的吸震弹簧；

测量载荷大小，如弹簧秤中的弹簧。

以汽车板簧为例，材料为60Si2Mn，工艺流程：剪切下料→机加工→校直→卷耳→淬火→中温回火→喷丸→质检。硬度要求42~45 HRC，回火温度一般在440~520℃，金相组织为回火托氏体。

以柴油机喷油嘴调速弹簧为例，材料为50CrV，工艺流程：盘绕→调整→去应力退火→盐浴加热淬火→校直→低温回火→中温回火→检验→发黑或发蓝处理→质检。硬度要求46~50 HRC。失效形式一般为疲劳断裂，或应力松弛。

A227，1066，冷拉钢丝。通用，便宜，适用于静载弹簧。

A228，1085，琴用钢丝。韧性好，抗拉强度和疲劳强度高。

A229，1065，回火钢丝。通用，比琴用钢丝便宜，适用于静载荷。

A230，1070，回火钢丝。适用于承担疲劳载荷的弹簧，如气门弹簧。

A232，6150，铬钒钢丝。通用，适用于疲劳载荷，也适用于振动和冲击载荷。

A313，30302，不锈钢。适用于承担疲劳载荷。

A401，9254，镀铬硅。强度仅次于琴用钢丝，适于承担疲劳载荷，工作温度可达220℃。

B134，CA-260，黄铜。耐蚀性好，强度较低。

B159，CA-510，磷铜。强度比黄铜高，疲劳强度和耐蚀性更好。

B197，CA-172，铍铜。疲劳强度和耐蚀性较好。

四、碟形弹簧受力

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。

五、碟形弹簧组

根据中华人民共和国国家标准碟形弹簧GB/T1972-2005代替GB/T1972-92，主要对碟形弹簧的尺寸、技术要求、试验方法、检测规则和设计计算进行了规定。