Một đường truyền có vỏ bọc hơi nước sẽ luân chuyển từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến 160 C bốn lần một ngày. Các bu lông đệm đã được vặn chặt theo thông số kỹ thuật khi vận hành thử, tuy nhiên đến cuối tuần đầu tiên, việc đóng gói đã bị hỏng. Không có gì bị mất. Mối nối chỉ bị rút ngắn đi vài phần trăm milimét khi miếng đệm và vòng đệm giãn ra dưới nhiệt và vòng đệm phẳng không thể theo chuyển động đó. Một chiếc lon lò xo Belleville.
Sự kết hợp giữa hành trình ngắn và lực cao đó là lý do tại sao vòng đệm đĩa hình nón lại xuất hiện trên nắp van, bu lông mặt bích, cụm ghế và tấm ốp giảm xóc thường xuyên hơn nhiều so với hầu hết các hồ sơ bảo trì được ghi lại. Việc làm cho đúng phụ thuộc vào một số kích thước và hai quyết định xếp chồng, và hầu hết các lỗi tại hiện trường đều bắt nguồn từ một trong những lỗi bị bỏ qua.
Mùa xuân Belleville thực sự là gì
Lò xo Belleville là một lò xo nén hình vòng đệm được hình thành dưới dạng một hình nón nông. Chịu tải theo trục, hình nón phẳng đi: độ lệch trên mỗi đĩa thường dưới một milimet, trong khi lực mà nó mang theo lớn so với chiều cao mà nó chiếm giữ. Hầu hết các thông số kỹ thuật công nghiệp đều tuân theo DIN 2093, cố định chuỗi kích thước, nhóm dung sai độ dày và điều kiện vật liệu.
Bốn giá trị mô tả bộ phận: đường kính ngoài, đường kính trong, độ dày vật liệu t và chiều cao hình nón h. Mọi thứ khác, bao gồm hình dạng của đường cong tải trọng và trạng thái mỏi đều theo sau chúng.
Định nghĩa: Lò xo Belleville, còn được gọi là lò xo đĩa hình nón hoặc vòng đệm đĩa, dự trữ năng lượng đàn hồi bằng cách làm phẳng một hình nón cụt. Tỷ lệ h/t, chiều cao hình nón chia cho độ dày vật liệu, gần như tự thiết lập hành vi uốn cong tải của nó.
| đặc trưng | Lò xo đĩa Belleville | Lò xo nén xoắn ốc | Máy giặt phẳng |
| Buộc trong một ngăn xếp ngắn | Cao, thường là kilonewton trên mỗi đĩa | Trung bình, yêu cầu độ dài miễn phí | không có |
| Du lịch theo từng yếu tố | Nhỏ, thường là 0,2 đến 1,0 mm | Lớn, hàng chục mm | số không |
| Chế độ lỗi điển hình | Mệt mỏi nứt nẻ, giảm tải sau khi thư giãn | Khóa, bộ cố định | Nới lỏng, nôn nao |
| Nhiệm vụ van điển hình | Tuyến tải trực tiếp, cung cấp năng lượng cho chỗ ngồi, khớp bắt vít | Van an toàn đặt áp suất, quay trở lại bộ truyền động | Tải trọng lan truyền dưới đầu bu lông |
Đọc đường cong độ lệch tải trước khi bạn chọn tỷ lệ h/t
Tỷ lệ h/t quyết định hình dạng của đường cong tải trọng - độ võng và do đó công việc mà lò xo có thể thực hiện.
Ở mức h/t gần 0,4, đường cong gần như một đường thẳng: độ lệch tăng gấp đôi thì lực gần như tăng gấp đôi. Điều đó làm cho việc định cỡ số học trở nên đơn giản và phù hợp với các mối nối bắt vít nơi hành trình làm việc nhỏ và được biết trước.
Ở tốc độ h/t gần 0,75, đường cong phẳng dần ở giữa hành trình của nó. Lực thay đổi rất ít trên một dải lệch có thể rộng vài phần mười milimét, đó chính xác là điều mà một tuyến truyền tải trực tiếp mong muốn: vòng đệm giãn ra, đĩa không tải một chút và ứng suất lên vòng đệm nằm bên trong cửa sổ bịt kín của nó thay vì xẹp xuống.
Trên khoảng 1,3, đường cong bị lật và đĩa chuyển sang độ cứng âm. Hành vi đó là có thật và hữu ích trong các cơ cấu quá tâm, nhưng nó có rủi ro khi bị bu-lông: một đĩa xuyên qua có thể đảo ngược và mất tải trước trong một lần dịch chuyển nhiệt. Khi đội bảo trì báo cáo rằng một đống bị xẹp mà không có lý do rõ ràng, hãy kiểm tra h/t trước khi đổ lỗi cho quy trình mô-men xoắn.
Xếp chồng: Cấu hình nối tiếp và song song thay đổi tải và hành trình như thế nào
Xếp chồng song song sẽ nhân lực và xếp chồng hàng loạt sẽ nhân hành trình và không có ngăn xếp nào thực hiện cả hai cùng một lúc mà không phải trả thêm chi phí về chiều cao.
Được lồng theo cùng một hướng, n đĩa hoạt động như một phần tử cứng hơn: lực gấp n lần một đĩa đơn trong khi hành trình không đổi. Lần lượt đối mặt nhau, n đĩa giống nhau chuyển động đi xa gấp n lần nhưng chỉ chịu lực bằng một đĩa. Ví dụ: các nhóm kết hợp, hai bộ song song được đặt nối tiếp, nhân cả hai giá trị, với cái giá phải trả là túi cao hơn và nhiều bề mặt ma sát hơn.
Ngăn xếp song song
- Lực nhân với số đĩa
- Hành trình bằng một đĩa
- Hữu ích cho tải trước cao trong túi nông
- Ma sát tăng nhanh theo số đếm
Ngăn xếp hàng loạt
- Hành trình nhân với số đĩa
- Lực bằng một đĩa
- Hữu ích cho chuyển động nhiệt và thư giãn
- Tốc độ nhẹ hơn, chiều cao lắp đặt dài hơn
Ma sát là biến yên tĩnh. Mỗi giao diện đĩa-đĩa mất khoảng 2 đến 5 phần trăm lực danh định giữa hành trình tải và dỡ tải, do đó, một chồng mười đĩa có thể hiển thị độ trễ đáng chú ý và một chồng đĩa khô có thể đọc rõ bên dưới đường cong danh mục. Các ngăn được bôi trơn sẽ siết chặt sự phân tán đó, mặc dù chất bôi trơn phải tương thích với chất lỏng xử lý nếu lò xo nằm bên trong ranh giới bị ướt.
Nơi máy giặt Belleville hoạt động thực sự trong phần cứng van và đường ống
Trong các cụm van và đường ống, lò xo Belleville xuất hiện ở ba vị trí: các mối nối bắt vít có chu kỳ nhiệt, các đệm kín phải giữ ứng suất không đổi và các bộ phận đế cần lực đẩy nhẹ, liên tục.
- Tuyến và nắp ca-pô tải trực tiếp. Một ngăn xếp ngắn bên dưới mỗi đai ốc đệm giúp nén ứng suất bên trong một dải hẹp khi van nóng lên và nguội đi. Hai đến bốn đĩa nối tiếp thường bao phủ hành trình trên van hơi.
- Mối nối bắt vít mặt bích. Sự giãn nở nhiệt không khớp giữa ống thép carbon và đinh tán không gỉ là một cơ chế nới lỏng cổ điển và ngăn xếp đĩa sẽ bù đắp mà không cần đinh tán dài hơn.
- Năng lượng chỗ ngồi. Trong van bi và van bướm, một đĩa nhẹ hoặc lò xo sóng ép mặt tựa vào nắp ở áp suất chênh lệch thấp, sau đó áp suất xử lý sẽ đảm nhận tải trọng bịt kín.
- Thiết bị truyền động và tải trước ổ trục. Hộp số quay vòng một phần tư và bộ truyền động điện sử dụng các ngăn xếp nhỏ để loại bỏ hoạt động dọc trục khỏi hệ thống truyền động.
- Cắt giảm và các giai đoạn thử nghiệm. Độ ổn định của áp suất đặt phụ thuộc vào tốc độ lò xo không đổi và một số thiết kế thí điểm sử dụng ngăn xếp đĩa trong đó lò xo xoắn ốc sẽ quá cao.
Kiểu hư hỏng thường xuất hiện nhất ở van bi nhiệt độ cao là chỗ bịt kín lạnh và nóng chảy. Phần đệm ghế phát triển, lò xo bên dưới nó phải hấp thụ chuyển động và lò xo quá nhỏ hoặc bị lỏng sẽ mất áp suất tiếp xúc chính xác khi quá trình đạt đến nhiệt độ. Một van được chế tạo cho nhiệm vụ đó phải chỉ định vật liệu lò xo ghế và hành trình sẵn có thay vì để nó cho một bộ phận chung.
Van bi nhiệt độ cao khí nén VATTEN Van bi khí nén nhiệt độ cao có khung mở rộng và khả năng tản nhiệt, phù hợp khi vật liệu và hành trình lò xo ghế phải phù hợp với chuyển động nhiệt. Xem sản phẩm → Lý do tương tự cũng áp dụng cho các van bi có mặt tựa bằng kim loại trong môi trường mài mòn, trong đó lò xo mặt tựa phải chịu được chuyển động nhiệt và sự xâm nhập của các hạt cùng một lúc. Ghi chú riêng của chúng tôi về van bi bọc kim loại trong điều kiện vận hành khắc nghiệt đi qua đường dẫn tải chi tiết hơn.
Về mặt nhẹ nhõm, lò xo là bộ phận hiệu chỉnh. Van an toàn chịu tải bằng lò xo chỉ giữ áp suất cài đặt miễn là tốc độ lò xo vẫn ổn định, do đó, vỏ lò xo, các thanh dẫn hướng của nó và bất kỳ bộ phận đĩa phụ nào đều xứng đáng được xem xét kỹ lưỡng như ghế và đĩa.
Van an toàn đóng kín bằng lò xo Van an toàn lò xo để bảo vệ quá áp, với giới hạn dịch vụ A42Y-C và A42Y-P/R và bảng kích thước PN/DN để lựa chọn. Xem sản phẩm → Một quy tắc thực tế từ công việc hiện trường: nếu khớp di chuyển hơn 0,1 mm giữa lúc nóng và lạnh, hoặc bu-lông giãn hơn 5% trong tuần đầu tiên, thì vòng đệm trơn là bộ phận không phù hợp và một ngăn xếp đĩa ngắn thường sẽ khắc phục được điều đó mà không cần thiết kế lại chốt.
Các chi tiết về vật liệu, độ hoàn thiện và dung sai quyết định tuổi thọ sử dụng
Cấp vật liệu, tình trạng cạnh và cách xử lý đặt trước quyết định liệu đĩa có tồn tại được sau một triệu chu kỳ hay bị nứt ở mức mười nghìn và chúng quan trọng hơn xếp hạng tải danh mục.
| Chất liệu | Hướng dẫn nhiệt độ | Chống ăn mòn | sử dụng điển hình |
| Thép lò xo 50CrV4 hoặc 51CrV4 | Lên đến khoảng 250 C với mức giảm | Thấp, cần mạ | Bu lông và tuyến công nghiệp nói chung |
| thép không gỉ 301 | Lên đến khoảng 200 C | Trung bình | Nhiệm vụ về nước, thực phẩm và hóa chất nhẹ |
| Kết tủa 17-7PH không gỉ cứng lại | Lên đến khoảng 350 C | Tốt | Chu kỳ mệt mỏi cao, dịch vụ sạch hơn |
| Inconel X-750 | Lên đến khoảng 600 C | Cao | Viền van hơi, ống xả và van nóng |
Bốn chi tiết quy trình mang lại phần lớn rủi ro còn lại:
- Làm tròn cạnh, giúp loại bỏ góc nhọn nơi vết nứt mỏi thường bắt đầu.
- Bắn mài, làm cho bề mặt bị nén và nâng cao tuổi thọ mỏi một cách đáng kể trên các bộ phận đạp xe.
- Đặt trước về chiều cao cố định, giúp loại bỏ ứng suất dư và ổn định chiều cao hình nón trước khi vận chuyển bộ phận.
- Xử lý bề mặt, cho dù là phốt phát, vảy kẽm hay PTFE, được chọn để kiểm soát ma sát cũng như chống ăn mòn.
Cài đặt trước không phải là tùy chọn trong dịch vụ đạp xe. Một đĩa đã được nén đến độ cao đặc một lần sẽ giữ được chiều cao hình nón của nó tốt hơn nhiều so với đĩa không có và việc bỏ qua bước này thường xuất hiện dưới dạng mất tải vài phần trăm trong vòng một trăm chu kỳ đầu tiên, rất lâu trước khi có bất kỳ vết nứt mỏi nào xuất hiện.
Trình tự lựa chọn thực tế
Làm việc từ tải trọng mà khớp phải giữ, không phải từ trang danh mục gần nhất.
- Xác định dải tải. Nêu rõ ứng suất tối thiểu mà mối nối cần bịt kín và mức tối đa mà phần cứng có thể chịu được, sau đó xác định kích thước ở giữa cửa sổ đó.
- Đo chuyển động. Sự giãn nở nhiệt, độ giãn của miếng đệm và độ dão cộng thêm vào hành trình mà lò xo phải hấp thụ. Nếu số lượng dưới 0,2 mm thì thường chỉ cần một đĩa đơn là đủ.
- Chọn đĩa và tỷ lệ. Chọn h/t gần 0,4 để có tốc độ có thể dự đoán được hoặc gần 0,75 khi lực không đổi trên hành trình quan trọng hơn độ cứng.
- Quyết định ngăn xếp. Chuỗi cho hành trình, song song cho lực và nhóm kết hợp chỉ khi chiều cao túi cho phép.
- Kiểm tra căng thẳng và môi trường. Xác nhận ứng suất tính toán nằm dưới giới hạn mỏi của vật liệu ở nhiệt độ vận hành và lớp mạ hoặc chất bôi trơn đó vẫn tồn tại trong chất lỏng xử lý.
Câu hỏi thường gặp
Vòng đệm và lò xo đĩa Belleville có giống nhau không?
Đúng. Vòng đệm Belleville, lò xo đĩa côn và lò xo đĩa đều mô tả cùng một bộ phận côn cụt và tiêu chuẩn DIN 2093 của Đức sử dụng thuật ngữ Tellerfeder. Việc đặt tên khác nhau tùy theo khu vực và danh mục của nhà cung cấp, nhưng kích thước và hành vi tải đều tuân theo các quy tắc giống nhau.
Việc xếp chồng có thể nâng cả tải và di chuyển cùng một lúc không?
Không phải với các đĩa giống nhau trong một ngăn xếp đơn giản. Các nhóm song song nhân lên lực lượng và các nhóm nối tiếp nhân lên hành trình, vì vậy việc nâng cao cả hai yêu cầu các nhóm kết hợp và túi cao hơn. Ví dụ, hai cặp song song được đặt nối tiếp sẽ tăng gấp đôi cả hai giá trị so với một đĩa đơn, gấp bốn lần chiều cao lắp đặt.
Bao nhiêu ma sát là bình thường trong một ngăn xếp?
Khoảng 2 đến 5 phần trăm lực danh nghĩa trên mỗi bề mặt trên ống khói khô, điều này thể hiện dưới dạng sự khác biệt giữa đường cong tải và dỡ tải. Bôi trơn làm giảm sự phân tán và hiệu ứng này đủ nhỏ đối với hầu hết các mối nối bắt vít một khi nó được tính đến trong tính toán thay vì được phát hiện trong quá trình vận hành.
Lò xo đĩa có cần vặn lại sau khi lắp đặt không?
Ít thường xuyên hơn so với máy giặt phẳng, nhưng chu trình nhiệt đầu tiên vẫn di chuyển mọi thứ. Kiểm tra tải bu lông một lần sau khi hệ thống đạt nhiệt độ vận hành và kiểm tra lại sau tuần đầu tiên; kể từ đó trở đi, một ngăn xếp có kích thước chính xác, được đặt trước thường giữ trong khoảng vài phần trăm.
