8 .座擦
8 . 1 單個(gè)碟形彈簧的摩擦
根據(jù)不同的彈簧組合方式,隨碟形彈簧組的壓縮和張開,單個(gè)彈簧之間、
彈簧與導(dǎo)向元件之間以及彈簧承載部位的摩擦力都會(huì)升高:因此,對(duì)于給定的彈簧應(yīng)用條件,理論計(jì)算的加載和卸載特曲線都會(huì)與實(shí)際曲線存在偏差。
如圖下圖所示,壓縮時(shí)的摩擦力目R · F (目R )產(chǎn)生與加載力矩起反作用的力矩,因此使.壓縮力F 增大。彈簧回復(fù)時(shí),摩擦力矩與加載力矩則與加載力矩方向相同,從而減小所需的保持力。
阿
實(shí)際的摩擦系數(shù)與加載部件表面的拋光程度、碟形彈簧邊緣工和IH 的倒角半徑以及潤(rùn)滑條件等因素有關(guān)。
8 . 2 疊合組合碟形彈簧組的摩擦
由n 片彈簧組成的疊合組合彈簧組壓縮時(shí),除加載部位彈簧邊緣產(chǎn)生的摩擦力外,彈簧上下接觸表面之間也會(huì)產(chǎn)生方向相反的徑向摩擦力。這些摩擦力產(chǎn)生的n 個(gè)摩擦力矩與加載力矩相互作用,從而使得彈簧組在.壓縮過(guò)程中加載力增大,在回復(fù)過(guò)程中保持力減少。
實(shí)際的載荷偏差與變形無(wú)關(guān)。采用厚度較大的碟形彈簧將會(huì)產(chǎn)生較大阻尼作用。
經(jīng)驗(yàn)表明,碟形彈簧組載荷特性曲線的偏差隨彈簧組內(nèi)疊合組合彈簧數(shù)量的增加而增大,(下圖)。這是由于單個(gè)彈簧幾何外形(特別是錐面失圓和自由高度的偏差)與理想狀態(tài)的偏差累積所致。
困
如果彈簧在彈簧組內(nèi)移動(dòng)甚至是旋轉(zhuǎn),彈簧組的載荷特性曲線也會(huì)發(fā)生輕微的變化。但總的來(lái)講,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),碟形彈簧組的加載和卸載特性曲線會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。
出于安全的原因,即使是由單片彈簧組合的弱者也要采用內(nèi)部導(dǎo)向或者外部導(dǎo)向。對(duì)于采用低摩擦設(shè)計(jì)的碟形彈簧組,摩擦力的影響通常忽略不計(jì)。8 . 3 對(duì)合組合碟形彈簧組的摩擦
可以認(rèn)為對(duì)合組合碟形彈簧組采用了低摩擦設(shè)計(jì)。例如,碟形彈簧被設(shè)計(jì)出特殊的內(nèi)邊緣輪廓,從而最大程度地降低了彈簧組與導(dǎo)向件之間的摩擦。這就使得彈簧組內(nèi)的單個(gè)彈簧都具有均勻的變形量,彈簧組端部的可動(dòng)彈簧由于應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生提前斷裂的危險(xiǎn)也會(huì)降低。
上圖所示為低摩擦和高摩擦碟形彈簧組內(nèi)單個(gè)彈簧變形量的對(duì)比。對(duì)于同類型的低摩擦設(shè)計(jì)的對(duì)合組合彈簧組,其加載和卸載曲線與計(jì)算的載荷特性曲線都沒(méi)有太大差別(下圖)。在疊合組合彈簧用于對(duì)合組合彈簧組中時(shí),這種情況不再適用。
下
單片彈簧尺寸與理想尺寸間的偏差將會(huì)導(dǎo)致彈簧或彈簧組間載荷的不均勻傳遞,從而使彈簧發(fā)生橫向位移,進(jìn)而導(dǎo)致彈簧與導(dǎo)向件之間產(chǎn)生較大的力的作用。如發(fā)生橫向位移的彈簧位于彈簧組的可動(dòng)端部,其產(chǎn)生的橫向作用力將會(huì)使彈簧與導(dǎo)向件之間產(chǎn)生顯著的摩擦。因此必須強(qiáng)調(diào),在對(duì)合組合彈簧組中使用疊合組合彈簧組將會(huì)導(dǎo)致單片彈簧的不均勻變形,與此同時(shí),如果工作頻率較高的話,也會(huì)導(dǎo)致工作溫度的顯著升高。這種情況將直接導(dǎo)致彈簧組疲勞壽命降低。
表2 一27
De | 外徑InIn | △ 工 | 由于蠕動(dòng)變導(dǎo)至的彈簧自由高度降低IIun |
D l | 內(nèi)徑 | N | 彈簧失效前的最大載荷循環(huán)次數(shù) |
Do | 旋轉(zhuǎn)中心直徑IIun | R | … 彈簧剛度丫’mIn |
E | 彈性模量N / nun | T | 總間隙IIun |
F | 無(wú)支撐面單個(gè)數(shù)彈簧載荷N | W | 彈力做功Nnim |
Fl , FZ , F3 | 變形量為51 , 52 , 53 時(shí)的彈簧載荷X | Ho | 無(wú)支撐面碟簧最大變形量He = 10 一t = scmm |
Fc | 彈簧壓平狀態(tài)下的計(jì)算載荷 | 。l | 對(duì)合組合彈簧組中的單片彈簧或疊合組合彈簧的個(gè)數(shù) |
1o | 單個(gè)彈簧自由高度nun | ||
Ft 。t | 單個(gè)彈簧或彈簧組的N | n | 疊合組合彈簧組中單片彈簧個(gè)數(shù) |
△ F | 由于松馳導(dǎo)致的載荷下降 | S | 無(wú)支撐面的單個(gè)彈簧的變形量 |
Lo | 對(duì)合組合或疊合組合彈簧組自由高度 | 51 , 52 , 53 | 對(duì)應(yīng)載荷FI , FZ , F3 的彈簧變形量 |
Ll , LZ , L3 | 對(duì)應(yīng)載荷Fl 、FZ 、F3 時(shí)的彈簧高度InIn | St 。t | 對(duì)應(yīng)組合或疊合組合彈簧組的總行程建議最大值:Sges = 0 . 8 ( Lo 一Lc ) |
Lc | 壓平狀態(tài)下對(duì)合組合或疊合組合彈簧的計(jì)算長(zhǎng)度二 | t | 無(wú)支撐面單片彈簧厚度mm |
t ' | 有支撐面彈簧單片盤片的減薄厚度tnm | 承受振動(dòng)載荷的碟型彈簧在工作行程區(qū)間內(nèi)的應(yīng)力變化幅度 | |
錐角 | |||
泊松比 | 摩擦系數(shù) | ||
疲勞強(qiáng)度圖容許的最大上限應(yīng)力N 、mmZ | 幸存概率 | ||
疲勞強(qiáng)度圖容許的最小下限應(yīng)力NmmZ | 計(jì)算應(yīng)力N . .二2 | ||
強(qiáng)度圖容許的應(yīng)力的變化幅度 | 最大負(fù)載應(yīng)力N / IlunZ | ||
切向應(yīng)力N / IlunZ | 臨界應(yīng)力N .萬(wàn)二2 | ||
所有標(biāo)有’的數(shù)值,例如等均指有支撐面碟型彈簧 | 橫截面I 、11 、111 、IV 、及OM 各點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力N .廠IlunZ | ||
彈簧Nmm | 承受振動(dòng)載荷的碟型彈簧最大許用應(yīng)力N . . , . lllmZ | ||
橫截面工點(diǎn)壓平狀態(tài)時(shí)的計(jì)算應(yīng)力 | |||
承受振動(dòng)載荷的碟形彈簧要求的最小應(yīng)力 | |||
表2 一28 |