تحليل فشل التعب والوقاية من موجة الربيع

I.مقدمة

على الرغم من أن صناعة النوابض هي صناعة صغيرة في صناعة تصنيع الآلات بأكملها، إلا أنه لا يمكن الاستهانة بدورها. مع زيادة درجة الانفتاح

مع التعميق المستمر للأتمتة الصناعية، تم تطبيق المعدات الصناعية المستوردة مثل تصنيع الآلات والسيارات والبتروكيماويات والطاقة على نطاق واسع في الصين. وفي المقابل، تعلمنا أيضًا عن بعض الأنواع الجديدة من المكونات ذات الأداء المتفوق، وتعد النوابض الموجية متعددة الطبقات نوعًا جديدًا نسبيًا من المرونة عنصر.

الزنبرك الموجي الشائع أحادي الطبقة هو عنصر مرن له عدة قمم ووديان على حلقة معدنية. يبدو أن الزنبرك الموجي متعدد الطبقات يتكون من عدة نوابض موجية شائعة أحادية الطبقة، ولكن الفرق هو أنه لا يتم تكديسه ببساطة، ولكن تتم معالجته من خلال عملية لف مستمرة خاصة.

II.التصنيف ومبدأ العمل

ينقسم الزنبرك الموجي عادةً إلى: زنبرك موجي أحادي الطبقة،

طبقة واحدة زنبرك موجي من النوع المغلق على شكل "O"، زنبرك موجي من النوع المفتوح بطبقة واحدة على شكل "C"؛ ب. زنبرك موجي متعدد الطبقات من الذروة إلى الذروة (سلسلة)؛ ج. نوع الذروة المكدس متعدد الطبقات، المعروف أيضًا بالنوع المتداخل (الموازي)؛ زنبرك موجي أحادي الطبقة: مناسب للإزاحة القصيرة وظروف العمل المرنة المتوسطة والمنخفضة، مع موثوقية جيدة ومبدأ عمل عالي: يتمتع زنبرك الموجي بدقة مبادئ العمل المزدوجة للزنبرك الأسطواني وزنبرك القرص. نوع الزنبرك الموجي متعدد الطبقات من الذروة إلى الذروة (السلسلة): قيمة المرونة تتناسب عكسيًا مع عدد اللفات، والتي تستخدم بشكل رئيسي في الإزاحة الكبيرة، ومتطلبات المرونة المتوسطة المنخفضة، وهي بديل للزنبرك الأسطواني. متداخل (موازي) النوع: تتناسب قيمة قوة الزنبرك مع عدد اللفات، والتي يمكن أن تحافظ على جميع الخصائص الدقيقة للزنبرك الموجي مع توليد مرونة كبيرة. في كثير من الحالات، يمكن استخدام الزنبرك الموجي المتداخل (الموازي) بدلاً من الزنبرك القرصي.

إن تأثير المادة ودرجة الحرارة على فشل الكلال هو نفسه بالنسبة لنفس المادة: المواد ذات بنية الحبوب الدقيقة لديها قوة إنتاج ومرونة كلال أعلى من المواد ذات بنية الحبوب الخشنة؛ تتمتع معالجة تقوية السطح بعمر إجهاد أعلى بكثير من المعالجة غير المقوية؛ كلما كانت خشونة سطح المادة أصغر، انخفض تركيز الإجهاد، وارتفعت قوة الكلال؛ المواد ذات العيوب المعدنية ستقلل أيضًا بشكل كبير من عمر الكلال، مما يؤدي إلى فشل الكلال المبكر للزنبرك. يتمتع الزنبرك الموجي المنتج من الفولاذ الزنبركي العادي بمرونة جيدة، وموصلية كهربائية، ومقاومة للتآكل. في ظل درجة الحرارة العادية (درجة الحرارة 200)، يكون فشل الكلال للزنبرك ضمن النطاق الطبيعي.ومع ذلك، مع زيادة درجة الحرارة، ستنخفض مرونة الزنبرك تدريجيًا، وستزداد ظاهرة الفشل بشكل كبير.

يتمتع الزنبرك المموج المعالج بمواد الفولاذ المقاوم للصدأ بعمر إجهاد عالي ومقاومة جيدة للاسترخاء، بينما يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا بمقاومة عالية للتآكل وغير مغناطيسية وخصائص أخرى. بشكل عام، سوف يفشل الفولاذ المقاوم للصدأ عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 400، لكن الفولاذ المقاوم للصدأ الخاص يتمتع بمقاومة عالية للتآكل، وخصائص غير مغناطيسية وغيرها، وحتى عندما تصل درجة حرارة العمل إلى 650، لا يزال يتمتع بمقاومة عالية للاسترخاء والتعب، مما يجعله مادة لا يمكن استبدالها في بيئات عمل خاصة.

رابعًا، منع فشل إجهاد النوابض الموجية

فيما يلي صيغ حساب الحمل والإجهاد للنوابض الموجية. يمكننا استخدام هذه الصيغ لتصميم إجهاد النوابض الموجية ليتم استخدامها في حالة إجهاد منخفض، مما يجعل فشل الكلال للنوابض الموجية أقل احتمالًا.

(1) صيغة حساب الزنبرك الموجي أحادي الطبقة: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) صيغة الحساب للسلسلة متعددة الطبقات أو النوابض الموجية من الذروة إلى الذروة: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) نوع الذروة متعدد الطبقات أيضًا المعروفة باسم صيغة حساب الربيع الموجي من النوع المتداخل أو المتوازي؛ F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

أين: f=displacement; ف = تحميل؛ K = معامل متعدد المنعطفات؛ مارك ألماني = متوسط ​​القطر؛ Z = عدد المنعطفات؛ E = معامل المرونة؛ ب=عرض المادة؛

t=سمك المادة؛ N=wavenumber; المعرف = القطر الداخلي؛ التطوير التنظيمي = القطر الخارجي؛ S = إجهاد الانحناء؛ من خلال اختبارات التعب على النوابض الموجية، وجدنا أن عمر الكلال للينابيع الموجية أكبر بكثير من 500000 مرة، وتتجاوز عادة مليون مرة. القطر الخارجي D = 137 مم، القطر الداخلي d = 125 مم، السمك t = 0.8 مم، ذروة الارتفاع H = 6 مم، وإزاحة العمل 3.5 مم، قيمة قوة العمل F = 1225N. تم استخدام هذه المواصفات للزنبرك الموجي من قبل مؤسسة البتروكيماويات لأكثر من ثلاث سنوات، وقد وصل عمر الزنبرك إلى 1.8 مليون مرة، وبعضها يتمتع بعمر أعلى.

لذلك، عند تصميم الزنبرك الموجي، يجب أن نختار ذروة ارتفاع معقولة وسمك المادة بناءً على الحمل والإزاحة، والتحكم بشكل فعال في إجهاد الزنبرك الموجي، واستخدام أرقام الموجات القابلة للتعديل للتحكم بشكل أكثر فعالية في فشل الكلال للزنبرك الموجي.