Ispravan odabir perilice Belleville zahtijeva podudaranje tri parametra s vašom primjenom: DIN serija (koja diktira krivulju sila-progib), debljina materijala i konfiguracija slaganja . Uobičajena pogreška je tretiranje ovih podloški kao jednostavnih opruga za teške uvjete rada. U stvarnosti, ponašanje jedne perilice drastično se mijenja ovisno o omjeru visine i debljine. Potpuno izravnavanje podloške zahtijeva silu koja može biti do tri puta veća od početnog opterećenja otklona, što često dovodi do kvara zgloba ako se ne uzme u obzir u fazi projektiranja.
Razumijevanje sustava serije DIN EN 16983
Belleville podloške nisu proizvod koji odgovara svima. Naslijeđeni standard DIN 2093, sada apsorbiran u DIN EN 16983, kategorizira podloške u tri različite serije na temelju njihovih omjera dimenzija. Slovo serije izravno vam govori profil krutosti perilice. Korištenje podloške serije A u osjetljivoj aluminijskoj prirubnici uzrokovat će učvršćivanje i deformaciju, dok podloška serije C možda neće osigurati dovoljno preostalog opterećenja stezaljke da spriječi samootpuštanje u vibracijskom okruženju.
| Karakteristike opterećenja-progiba prema seriji DIN EN 16983 | |||
| serije | Omjer h0/t (približno) | Oblik krivulje sile | Tipična primjena |
| serije A | ~0,4 | Gotovo linearan, velike snage | Velika nosivost, ograničen prostor |
| serije B | ~0,75 | Progresivna, standardna | Opće inženjerstvo, toplinski ciklus |
| serije C | ~1.3 | Regresivno (gotovo ravan središnji dio) | Konstantno opterećenje u širokom rasponu otklona |
Serija B služi kao radni konj za većinu vijčanih spojeva koji zahtijevaju otpornost na vibracije. Kada spljoštite podlošku serije B na 75% njezinog ukupnog raspoloživog otklona, povećanje opterećenja je stabilno i predvidljivo. Podloške serije C jedinstveno su prilagođene dinamičnim toplinskim okruženjima jer mogu apsorbirati značajno aksijalno širenje vijka bez umnožavanja sile stezanja dovoljno da pukne zatvarač.
Izračunavanje točne veličine vijka
Fizička geometrija podloške mora odgovarati dršci vijka i spojnoj površini. To uključuje tri kritične dimenzionalne provjere. Prvo, unutarnji promjer podloške mora prijeći glavni promjer navoja vijka s minimalnim razmakom; nemarno pristajanje ovdje uzrokuje ekscentrično opterećenje. Drugo, vanjski promjer podloške diktira naprezanje ležaja na stegnutom materijalu. Ako je površina ispod podloške mekana, prekoračenje tlačne čvrstoće tečenja dovodi do opuštanja ugradnje. Treće, debljina podloške i visina konusa u neopterećenom stanju određuju koliko je možete stisnuti prije nego što postane čvrsta. Ne možete dopustiti da Belleville perilica dosegne svoj ravni položaj pod normalnim radnim opterećenjima; morate ostaviti sigurnosnu marginu od najmanje 10-15% ukupnog hoda otklona kako bi se spriječio čvrsti kontakt.
Usklađivanje ID podloške s veličinom vijka
Standardne metričke veličine su grupirane. Podloška dizajnirana za M8 vijak obično ima unutarnji promjer od približno 8,4 mm. Međutim, za konstrukcijske primjene koje koriste valjane navoje, stvarni promjer tijela vijka može biti malo manji od nominalnog. Provjerite sljedeće parove kao osnovu:
- Vijak M6 zahtijeva ID podlošku ~6,4 mm, vanjski promjer obično 12,5 mm ili 14 mm.
- Vijak M12 zahtijeva ID podlošku ~13 mm, vanjski promjer obično 23 mm ili 28 mm.
- Vijak M20 zahtijeva ID podlošku ~21 mm, vanjski promjer obično 36 mm ili 40 mm.
Odabir prevelikog OD širi reakcijsku silu na veće područje, smanjujući površinski pritisak. Ovo je kritično pri stezanju prirubnica od fiberglasa ili mekog aluminija gdje površinski stres mora ostati ispod 100 MPa .
Konfiguracije slaganja i njihove opružne stope
Slaganje transformira granicu performansi jedne perilice. Tri temeljna rasporeda slaganja proizvode potpuno različite identitete otklona opterećenja. Paralelni skup umnožava silu potrebnu za dani otklon, dok serijski skup umnožava ukupni otklon dostupan za danu silu. Njihovo miješanje stvara progresivni opružni sustav s točkom koljena u krivulji.
Paralelno slaganje za povećanu snagu
Ugniježdite identične podloške jednu u drugu, sve na isti način. Dvije paralelne podloške udvostručuju izlaznu silu za isti otklon. Pet paralelnih podložaka peterostruko povećava silu. Međutim, trenje između ugniježđenih stožaca povećava histerezu. U praksi, hrpa od četiri paralelne podloške doživljava a gubitak trenja od otprilike 6-8% u usporedbi s teorijskim linearnim množenjem. Podmazivanje spojnih površina molibden disulfidnom pastom neophodno je za predvidljivu pretvorbu zakretnog momenta u predopterećenje u paralelnim nizovima koji prelaze tri podloške.
Slaganje serija za duga putovanja
Promijenite orijentaciju svake podloške tako da budu jedna nasuprot drugoj. Dvije podloške u nizu udvostručuju ukupni kapacitet otklona pri istoj razini sile. Hrpa od četiri u seriji osigurava četiri puta više putovanja. Ovaj raspored je idealan za živo opterećenje vijčane prirubnice koja doživljava cikličko toplinsko širenje. Snop djeluje poput popustljive opruge, održavajući opterećenje stezanja preko razmaka koji se širi i skuplja za nekoliko milimetara.
Mješovito slaganje za progresivne krivulje
Kombinirajte set paralelnih podložaka sa setom serijskih podloški. Tipična konfiguracija je "trostruko paralelno, dvostruki niz" stog. To znači da su tri podloške ugniježđene zajedno (paralelno), zatim dva od tih trostrukih gnijezda nasuprot (serije). Krivulja opruge u početku slijedi krutu putanju visoke sile paralelnih trojki. Ako se spoj malo odvoji pod preopterećenjem, serijska opozicija se uključuje, a brzina opruge drastično omekšava, sprječavajući oštar skok napetosti vijka koji bi inače uzrokovao kvar uslijed zamora.
Odabir materijala i sučelja protiv korozije
Osnovni metal podloške određuje njen vijek trajanja i otpornost na koroziju. Standardni ugljični čelik (C67S, 1.5014) kaljen i poboljšan na 42-48 HRC pokriva većinu unutarnjih primjena. Za vanjsko strukturalno spajanje ili pomorska okruženja potreban je nehrđajući čelik AISI 316 ili Inconel 718, ali oni dolaze sa značajnim smanjenjem vlačne krutosti u usporedbi s legiranim opružnim čelikom.
| Materijal | Raspon tvrdoće | Maks. radna temp | Otpornost na koroziju |
|---|---|---|---|
| C67S (1,5014) | 42-48 HRC | 120°C (nepokriveno) | Nizak (zahtijeva premaz) |
| 51CrV4 (1,8159) | 45-51 HRC | 180°C | Nisko-srednje |
| AISI 316 (1.4401) | ~35 HRC maks | 280°C | Visoko (otporan na kloride) |
| Inconel 718 | 36-44 HRC | 600°C | Izvrsno |
Nikada ne spajajte Belleville podlošku od tvrdog ugljičnog čelika s mekim vijkom od nehrđajućeg čelika bez srednje očvrsnute plosne podloške. Konusni rub opružne podloške će se uvući u površinu ležaja vijka, stvarajući porast naprezanja koji inicira pukotine nastale zamorom. Tanka, površinski otvrdnuta ravna podloška sa skošenim provrtom štiti radijus kuta glave vijka.
Podešavanje prednaprezanja Belleville podloškama
Korištenje zakretnog momenta za postavljanje prednaprezanja na Belleville hrpi je nepouzdano jer otklon opruge, a ne zakretni moment, određuje silu stezanja. Ispravna metoda je izračunati otklon opruge pri željenom predopterećenju, a zatim zategnuti dok se taj fizički otklon ne izmjeri. Za jednu podlošku serije B s 2,15 mm ukupnog hoda, mogli biste ciljati 1,5 mm otklona (70% hoda) kako bi se postiglo nazivno ravno opterećenje. To se provjerava brojčanikom ili dubinskim mikrometrom koji mjeri razmak između stegnutih ploča. Ako je niz podloški skriven, upotrijebite hidrauličko zatezanje ili ultrazvučno izmjerite rastezanje vijka. Oslanjanje samo na moment ključ može rezultirati rasipanjem prednaprezanja ±25% , koji često prelazi elastični radni raspon podloške.
Izbjegavanje uobičajenih načina kvara
Otkazivanje uslijed zamora obično počinje na unutarnjem rubu podloške gdje se vlačna obručna naprezanja koncentriraju tijekom kompresije. Sačmarenje konkavne površine podloške odgađa nastanak pukotina. Osigurajte da površina ležaja prema unutarnjem promjeru nema oštrih rubova ili prskanja od zavara. Neravnina na dršci vijka djeluje kao alat za rezanje, urezujući provrt podloške i stvarajući izvor loma. Još jedan zanemaren kvar je obrnuto slaganje. Ako se jedna podloška slučajno okrene, spoj u potpunosti gubi svoju opružnu funkciju i postaje ravan spoj podložan trenutnom olabavljenju. Uvijek označite vanjski rub paralelnih naslaga olovkom nakon sastavljanja tako da je preokrenuta podloška vizualno vidljiva tijekom pregleda.
Popis za provjeru primjene za spojeve s visokim vibracijama
Prije dovršetka dizajna provjerite ovih pet točaka. Prvo, stegnuta duljina vijka mora biti dovoljna da otklon podloške bude značajan dio ukupne elastičnosti spoja. Drugo, podloška ne smije biti spljoštena pri maksimalnom radnom opterećenju. Treće, površina ležaja mora biti otvrdnuta ili zaštićena ravnom podloškom. Četvrto, broj paralelnih podložaka ne smije biti veći od četiri bez smanjenja snage zbog trenja. Peto, materijal mora izdržati gornju temperaturnu granicu okoline bez gubitka temperamenta. Nedostatak bilo koje od ovih provjera dovodi u pitanje temeljni razlog za odabir Belleville podloške umjesto podložne podloške, koja gubi napetost nakon male količine utiskivanja.
