คู่มือสปริง Belleville: เส้นโค้งการรับน้ำหนัก วิธีการซ้อน และหน้าที่ของต่อมวาล์ว

สายส่งที่หุ้มด้วยไอน้ำจะหมุนเวียนจากอุณหภูมิโดยรอบเป็น 160 C สี่ครั้งต่อวัน สลักเกลียวต่อมได้รับการขันให้ตรงตามข้อกำหนดเมื่อเริ่มใช้งาน แต่เมื่อถึงปลายสัปดาห์แรก การบรรจุก็กำลังร้องไห้ ไม่มีอะไรหลุดออกมา ข้อต่อสั้นลงเพียงสองสามร้อยมิลลิเมตร เนื่องจากปะเก็นและบรรจุภัณฑ์คลายตัวภายใต้ความร้อน และแหวนรองแบบแบนไม่สามารถติดตามการเคลื่อนไหวนั้นได้ กระป๋องสปริง Belleville

การผสมผสานระหว่างช่วงชักสั้นและแรงสูงนั้นเป็นสาเหตุว่าทำไมแหวนรองจานทรงกรวยจึงติดบนฝากระโปรงวาล์ว สลักเกลียวหน้าแปลน ชุดเบาะนั่ง และแผ่นปิดขอบนูนบ่อยกว่าไฟล์การบำรุงรักษาส่วนใหญ่ที่บันทึกไว้ การทำให้ถูกต้องนั้นขึ้นอยู่กับมิติข้อมูลจำนวนหนึ่งและการตัดสินใจซ้อนกันสองครั้ง และความล้มเหลวในสนามส่วนใหญ่จะย้อนกลับไปที่หนึ่งในนั้นที่ถูกข้ามไป

จริงๆ แล้ว Belleville Spring คืออะไร

สปริง Belleville เป็นสปริงอัดรูปวงแหวนที่ก่อตัวเป็นกรวยทรงตื้น เมื่อโหลดในแนวแกน กรวยจะแบนลง: การโก่งตัวต่อแผ่นดิสก์มักจะไม่เกิน 1 มิลลิเมตร ในขณะที่แรงที่ส่งนั้นมีมากตามความสูงที่มันครอบครอง ข้อมูลจำเพาะทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นไปตาม DIN 2093 ซึ่งกำหนดชุดขนาด กลุ่มความทนทานต่อความหนา และสภาพของวัสดุ

ค่าสี่ค่าอธิบายชิ้นส่วน: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ความหนาของวัสดุ t และความสูงของกรวย h สิ่งอื่นๆ รวมถึงรูปร่างของเส้นโค้งการรับน้ำหนักและพฤติกรรมความเมื่อยล้าจะตามมา

การอ่านเส้นโค้งโหลด-โก่งตัวก่อนที่คุณจะเลือกอัตราส่วน h/t

อัตราส่วน h/t เป็นตัวกำหนดรูปร่างของเส้นโค้งโหลด-โก่งตัว และดังนั้นงานที่สปริงสามารถทำได้

ที่ h/t ใกล้ 0.4 เส้นโค้งจะอยู่ใกล้กับเส้นตรง: การโก่งตัวเป็นสองเท่าจะเพิ่มแรงเป็นสองเท่าโดยประมาณ ซึ่งทำให้การคำนวณขนาดเป็นเรื่องง่ายและเหมาะสมกับข้อต่อแบบสลักเกลียวที่มีระยะการทำงานน้อยและทราบล่วงหน้า

ที่ h/t ใกล้ 0.75 เส้นโค้งจะแบนตลอดช่วงกลางการเคลื่อนที่ แรงเปลี่ยนแปลงน้อยมากในแถบการโก่งตัวซึ่งมีความกว้างได้หลายในสิบของมิลลิเมตร ซึ่งเป็นสิ่งที่ต่อมที่มีชีวิตต้องการ: บรรจุภัณฑ์จะคลายตัว แผ่นดิสก์จะคลายออกเล็กน้อย และความเครียดบนบรรจุภัณฑ์จะคงอยู่ภายในหน้าต่างปิดผนึกแทนที่จะยุบ

เหนือประมาณ 1.3 เส้นโค้งจะพลิกกลับ และแผ่นจานจะเข้าสู่ความแข็งติดลบ ลักษณะดังกล่าวเกิดขึ้นจริงและมีประโยชน์ในกลไกที่อยู่ตรงกลาง แต่อาจมีความเสี่ยงหากใช้สลักเกลียว: จานที่ยึดทะลุสามารถกลับด้านและสูญเสียพรีโหลดในการเคลื่อนตัวเนื่องจากความร้อนเพียงครั้งเดียว เมื่อทีมบำรุงรักษารายงานว่าปึกเรียบโดยไม่ทราบสาเหตุ ให้ตรวจสอบแรงบิดก่อนที่จะตำหนิขั้นตอนแรงบิด

การซ้อน: การกำหนดค่าซีรีส์และขนานเปลี่ยนโหลดและการเดินทางอย่างไร

การซ้อนแบบขนานจะคูณแรงและการซ้อนแบบอนุกรมจะคูณการเคลื่อนที่ และไม่มีสแต็กใดที่ทำทั้งสองอย่างพร้อมกันโดยไม่ต้องจ่ายค่าความสูง

เมื่อวางซ้อนกันในทิศทางเดียวกัน แผ่นดิสก์ n แผ่นจะทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบเดียวที่แข็งกว่า: แรงจะคูณด้วย n คูณแผ่นดิสก์แผ่นเดียวในขณะที่การเดินทางยังคงเหมือนเดิม สลับหน้าไปหลัง จาน n อันเดียวกันเดินทาง n ครั้งได้ไกล แต่มีแรงเพียงจานเดียวเท่านั้น กลุ่มที่รวมกัน เช่น ชุดคู่ขนานสองชุดที่วางเรียงกันเป็นอนุกรม จะคูณทั้งสองค่า โดยเสียค่าพ็อกเก็ตที่สูงกว่าและอินเทอร์เฟซที่เสียดสีมากขึ้น

แรงเสียดทานเป็นตัวแปรที่เงียบ แต่ละอินเทอร์เฟซของดิสก์ต่อดิสก์จะสูญเสียแรงประมาณ 2 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ระหว่างจังหวะการบรรทุกและการขนถ่าย ดังนั้นสแต็กสิบดิสก์จึงสามารถแสดงฮิสเทรีซิสที่เห็นได้ชัดเจน และสแต็กแบบแห้งสามารถอ่านได้ต่ำกว่าเส้นโค้งแค็ตตาล็อก ชั้นสารหล่อลื่นทำให้การกระจายนั้นแน่นขึ้น แม้ว่าสารหล่อลื่นจะต้องเข้ากันได้กับของเหลวในกระบวนการหากสปริงอยู่ภายในขอบเขตที่เปียก

ที่ที่เครื่องซักผ้า Belleville ทำงานจริงกับวาล์วและฮาร์ดแวร์ท่อ

ในชุดวาล์วและท่อ สปริง Belleville ปรากฏในสามตำแหน่ง: ข้อต่อแบบสลักเกลียวที่หมุนเวียนความร้อน ต่อมบรรจุที่ต้องรับแรงเค้นคงที่ และส่วนประกอบเบาะนั่งที่ต้องการแรงกดเบา ๆ อย่างต่อเนื่อง

• กำลังโหลดต่อมและฝากระโปรงอยู่ กองสั้นๆ ใต้ต่อมน็อตแต่ละตัวจะคอยกักเก็บความเค้นภายในแถบแคบๆ ขณะที่วาล์วร้อนและเย็นลง โดยปกติแล้วแผ่นดิสก์สองถึงสี่แผ่นจะเรียงกันเป็นชุดเพื่อครอบคลุมการเคลื่อนที่ของวาล์วไอน้ำ
• ข้อต่อแบบเกลียวหน้าแปลน Thermal expansion mismatch between carbon steel pipe and stainless studs is a classic loosening mechanism, and a disc stack compensates without needing a longer stud.
• การเพิ่มพลังที่นั่ง In ball and butterfly valves, a light disc or wave spring presses the seat against the closure at low differential pressure, then process pressure takes over the sealing load.
• พรีโหลดแอคชูเอเตอร์และแบริ่ง กระปุกเกียร์แบบควอเตอร์เทิร์นและแอคทูเอเตอร์ไฟฟ้าใช้สแต็กขนาดเล็กเพื่อขจัดการหย่อนตามแนวแกนออกจากระบบขับเคลื่อน
• การตัดแต่งบรรเทาและขั้นตอนนำร่อง ความเสถียรของแรงดันที่ตั้งไว้ขึ้นอยู่กับอัตราสปริงคงที่ และการออกแบบนำร่องบางแบบใช้แผ่นซ้อนซึ่งสปริงขดจะตั้งสูงเกินไป

รูปแบบความล้มเหลวที่ปรากฏบ่อยที่สุดในบอลวาล์วอุณหภูมิสูงคือเบาะนั่งที่ผนึกความเย็นและความร้อนร้องไห้ ส่วนเสริมเบาะนั่งจะขยายใหญ่ขึ้น สปริงที่อยู่ด้านล่างจะต้องดูดซับการเคลื่อนไหว และสปริงที่มีขนาดเล็กกว่าปกติหรือสปริงที่ผ่อนคลายจะสูญเสียแรงกดจากการสัมผัสอย่างแน่นอนเมื่อกระบวนการถึงอุณหภูมิ วาล์วที่สร้างขึ้นเพื่อหน้าที่นั้นควรระบุวัสดุสปริงเบาะนั่งและระยะเคลื่อนที่ที่มีอยู่ แทนที่จะปล่อยให้เป็นชิ้นส่วนทั่วไป

VATTEN บอลวาล์วลมอุณหภูมิสูง บอลวาล์วนิวแมติกอุณหภูมิสูงพร้อมขายึดแบบขยายและการกระจายความร้อน ซึ่งเกี่ยวข้องเมื่อวัสดุสปริงที่นั่งและการเคลื่อนที่ต้องเหมาะสมกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ดูผลิตภัณฑ์ →

เหตุผลเดียวกันนี้ใช้กับบอลวาล์วที่ยึดด้วยโลหะในงานขัด โดยที่สปริงบ่าต้องทนทานต่อการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนและการเข้าไปของอนุภาคในเวลาเดียวกัน บันทึกของเราเองเกี่ยวกับ บอลวาล์วที่นั่งโลหะในสภาวะการทำงานที่รุนแรง เดินผ่านเส้นทางโหลดโดยละเอียดยิ่งขึ้น

ในด้านโล่งอก สปริงคือองค์ประกอบการสอบเทียบ A spring-loaded safety valve holds its set pressure only as long as the spring rate stays stable, so the spring housing, its guides and any auxiliary disc elements deserve the same scrutiny as the seat and disc.

สปริงวาล์วนิรภัยแบบปิดลิฟท์เต็ม วาล์วนิรภัยแบบสปริงสำหรับการป้องกันแรงดันเกิน พร้อมขีดจำกัดการบริการ A42Y-C และ A42Y-P/R และตารางขนาด PN/DN สำหรับการเลือก ดูผลิตภัณฑ์ →

รายละเอียดวัสดุ การตกแต่ง และความทนทานซึ่งกำหนดอายุการใช้งาน

เกรดวัสดุ สภาพขอบ และการรักษาที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะตัดสินว่าแผ่นดิสก์จะทนทานต่อล้านรอบหรือรอยแตกร้าวที่หมื่นครั้ง และมีความสำคัญมากกว่าพิกัดโหลดของแค็ตตาล็อก

รายละเอียดกระบวนการสี่ประการถือเป็นความเสี่ยงที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่:

• การปัดเศษขอบ ซึ่งจะลบมุมที่แหลมคมซึ่งปกติจะเกิดรอยแตกเมื่อยล้า
• Shot peening ซึ่งจะทำให้พื้นผิวถูกบีบอัดและยืดอายุความล้าอย่างเห็นได้ชัดในชิ้นส่วนการปั่นจักรยาน
• การตั้งค่าความสูงคงที่ล่วงหน้า ซึ่งจะช่วยขจัดความเค้นตกค้างและรักษาความสูงของกรวยให้คงที่ก่อนจัดส่งชิ้นส่วน
• การรักษาพื้นผิว ไม่ว่าจะเป็นฟอสเฟต เกล็ดสังกะสี หรือ PTFE เลือกใช้สำหรับการควบคุมแรงเสียดทานพอๆ กับการกัดกร่อน

ลำดับการเลือกปฏิบัติ

งานจากภาระที่ข้อต่อต้องเก็บไว้ ไม่ใช่จากหน้าแค็ตตาล็อกที่ใกล้ที่สุด

1. กำหนดวงโหลด ระบุความเค้นขั้นต่ำที่ข้อต่อจำเป็นต้องปิดผนึกและค่าสูงสุดที่ฮาร์ดแวร์สามารถรับได้ จากนั้นจึงปรับขนาดให้อยู่ตรงกลางหน้าต่างนั้น
2. วัดการเคลื่อนไหว การขยายตัวทางความร้อน การคลายตัวของปะเก็น และการคืบคลาน บวกกับการเคลื่อนที่ที่สปริงต้องดูดซับ หากตัวเลขน้อยกว่า 0.2 มม. แผ่นดิสก์แผ่นเดียวก็เพียงพอแล้ว
3. เลือกแผ่นดิสก์และอัตราส่วน เลือก h/t ใกล้ 0.4 สำหรับอัตราที่คาดเดาได้ หรือใกล้ 0.75 เมื่อแรงคงที่ในการเดินทางมีความสำคัญมากกว่าความแข็ง
4. ตัดสินใจเลือกสแต็ค ซีรีส์สำหรับการเดินทาง ขนานเพื่อแรง และรวมกลุ่มเมื่อความสูงของกระเป๋าอนุญาตเท่านั้น
5. ตรวจสอบความเครียดและสิ่งแวดล้อม Confirm the calculated stress sits below the fatigue limit for the material at operating temperature, and that plating or lubricant survives the process fluid.

คำถามที่พบบ่อย

แหวนรองและสปริงจาน Belleville คือสิ่งเดียวกันหรือไม่?

ใช่. Belleville washer, coned-disc spring and disc spring all describe the same truncated-cone part, and the German standard DIN 2093 uses the term Tellerfeder. การตั้งชื่อจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาคและตามแค็ตตาล็อกของซัพพลายเออร์ แต่ขนาดและพฤติกรรมการบรรทุกเป็นไปตามกฎเดียวกัน

การซ้อนสามารถยกทั้งบรรทุกและเคลื่อนที่พร้อมกันได้หรือไม่?

ไม่ใช่ด้วยแผ่นดิสก์แผ่นเดียวกันในสแต็กธรรมดา กลุ่มคู่ขนานจะเพิ่มกำลังและกลุ่มอนุกรมจะเพิ่มการเดินทาง ดังนั้นการยกทั้งสองกลุ่มต้องใช้กลุ่มรวมกันและกระเป๋าที่สูงกว่า คู่ขนานสองคู่ที่วางเรียงกันเป็นอนุกรม เช่น เพิ่มค่าทั้งสองเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับแผ่นดิสก์แผ่นเดียว ที่สี่เท่าของความสูงที่ติดตั้ง

แรงเสียดทานปกติในปึกหนึ่งมีเท่าใด?

ประมาณ 2 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ของแรงที่กำหนดต่อส่วนต่อประสานบนกองแห้ง ซึ่งแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างเส้นโค้งการบรรทุกและการขนถ่าย Lubrication reduces the scatter, and the effect is small enough for most bolted joints once it is accounted for in the calculation rather than discovered in service.

จานสปริงจำเป็นต้องบิดใหม่หลังการติดตั้งหรือไม่?

น้อยกว่าเครื่องซักผ้าแบบเรียบ แต่รอบความร้อนแรกยังคงเคลื่อนย้ายสิ่งของต่างๆ ตรวจสอบโหลดของสลักเกลียวหนึ่งครั้งหลังจากที่ระบบถึงอุณหภูมิการทำงาน และอีกครั้งหลังจากสัปดาห์แรก โดยปกติแล้วสแต็กที่มีขนาดถูกต้องที่ตั้งไว้ล่วงหน้าจะเก็บได้ภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์จากนั้นเป็นต้นไป