Ανάλυση αποτυχίας κόπωσης και πρόληψη ελατηρίου κυμάτων

I.Εισαγωγή 

Αν και η βιομηχανία ελατηρίων είναι μια μικρή βιομηχανία σε ολόκληρη τη βιομηχανία κατασκευής μηχανημάτων, ο ρόλος της δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Με τον αυξανόμενο βαθμό διαφάνειας

Με τη συνεχή εμβάθυνση του βιομηχανικού αυτοματισμού, ο εισαγόμενος βιομηχανικός εξοπλισμός, όπως η κατασκευή μηχανημάτων, η αυτοκινητοβιομηχανία, η Κίνα έχει επίσης εφαρμοστεί ευρέως σε θέματα πετροχημικών και πετροχημικών. νέοι τύποι εξαρτημάτων με ανώτερη απόδοση και πολυστρωματικά ελατήρια κυμάτων είναι ένας σχετικά νέος τύπος ελαστικού στοιχείου.

Ένα κοινό κυματοειδές ελατήριο μίας στρώσης είναι ένα ελαστικό στοιχείο με πολλές κορυφές και κοιλάδες σε έναν μεταλλικό δακτύλιο. Ένα πολυστρωματικό κυματοειδές ελατήριο φαίνεται να αποτελείται από πολλά κοινά ελατήρια κύματος μονής στρώσης, αλλά η διαφορά είναι απλά μια ειδική διαδικασία συνεχούς ανέμου. διαδικασία.

II.Ταξινόμηση και αρχή λειτουργίας

Το ελατήριο κυμάτων συνήθως χωρίζεται σε: α, κυματοειδές ελατήριο μονής στρώσης,

Ελατήριο κυματομορφής κλειστού τύπου μονής στρώσης σε σχήμα "O", ελατήριο κυματομορφής μονής στρώσης ανοιχτού τύπου σε σχήμα "C". β.Ελατήριο κυματομορφής πολλαπλών επιπέδων κορυφής σε κορυφή (σειρά). γ.Τύπος αιχμής με στοίβαξη πολλαπλών στρώσεων, γνωστός και ως ένθετος (παράλληλος) τύπος. Ελατήριο κυματομορφής μονής στρώσης: κατάλληλο για συνθήκες εργασίας μικρής μετατόπισης και μεσαίας-χαμηλής ελαστικότητας, με καλή αξιοπιστία και υψηλή αρχή λειτουργίας: το ελατήριο κυματομορφής έχει την ακρίβεια των αρχών διπλής λειτουργίας κυλινδρικού ελατηρίου και δισκοειδούς ελατηρίου. Τύπος ελατηρίου πολλαπλών στρώσεων κορυφή προς κορυφή (σειρά): η τιμή της ελαστικότητας είναι αντίστροφη αναλογία προς τον μεγάλο αριθμό Απαιτήσεις μεσαίας-χαμηλής ελαστικότητας και είναι υποκατάστατο του κυλινδρικού ελατηρίου. Ένθετος (παράλληλος) τύπος: η τιμή δύναμης του ελατηρίου είναι ανάλογη με τον αριθμό των στροφών, που μπορεί να διατηρήσει όλα τα ακριβή χαρακτηριστικά του ελατηρίου κυματομορφής ενώ παράγει τεράστια ελαστικότητα. Σε πολλές περιπτώσεις, το ένθετο (παράλληλο) κυματομορφικό ελατήριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντί του υλικού ελατηρίου. για το ίδιο υλικό: τα υλικά με δομή λεπτού κόκκου έχουν υψηλότερη αντοχή διαρροής και ανθεκτικότητα στην κόπωση από τα υλικά με δομή χονδρόκοκκου. Η θεραπεία ενίσχυσης επιφανειών έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια κόπωσης από τη θεραπεία μη ενίσχυσης. Όσο μικρότερη είναι η τραχύτητα της επιφάνειας του υλικού, τόσο χαμηλότερη είναι η συγκέντρωση τάσης και τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή σε κόπωση. Τα υλικά με μεταλλουργικά ελαττώματα θα μειώσουν επίσης σημαντικά τη διάρκεια ζωής της κόπωσης, με αποτέλεσμα την πρώιμη αστοχία κόπωσης του ελατηρίου. Το ελατήριο κυμάτων που παράγεται με συνηθισμένο χάλυβα ελατηρίου έχει καλή ελαστικότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στη φθορά. Σε κανονική θερμοκρασία (θερμοκρασία 200), η αστοχία κόπωσης του ελατηρίου είναι εντός του κανονικού εύρους.Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η ελαστικότητα του ελατηρίου θα μειωθεί σταδιακά και το φαινόμενο αστοχίας θα αυξηθεί σημαντικά.

Το ελατήριο κυμάτων που έχει υποστεί επεξεργασία με υλικό από ανοξείδωτο χάλυβα έχει υψηλή διάρκεια κόπωσης και καλή αντοχή στη χαλάρωση, ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει επίσης υψηλή αντοχή στη διάβρωση, μη μαγνητικά και άλλα χαρακτηριστικά. μη μαγνητικά και άλλα χαρακτηριστικά, και ακόμη και όταν η θερμοκρασία εργασίας φτάσει τους 650, εξακολουθεί να έχει υψηλή αντοχή στη χαλάρωση και την κούραση, καθιστώντας το αναντικατάστατο υλικό σε ειδικά περιβάλλοντα εργασίας.

Τέταρτον, πρόληψη αστοχίας κόπωσης του ελατηρίου κυμάτων

Ακολουθούν οι τύποι υπολογισμού φορτίου και τάσης για τους τύπους καταπόνησης κύματος για τη σχεδίαση ελατηρίων χαμηλής τάσης. καθιστώντας λιγότερο πιθανή την αστοχία κόπωσης των κυματοειδών ελατηρίων.

(1) Τύπος υπολογισμού για ελατήρια κύματος μίας στρώσης: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) Ο τύπος υπολογισμού για σειρές πολλαπλών επιπέδων ή ελατήρια κυματομορφής κορυφής: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) Ο τύπος κορυφής πολλαπλών επιπέδων, γνωστός και ως τύπος υπολογισμού ελατηρίου κυματομορφής ένθετου ή παράλληλου τύπου. F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

Πού: f=μετατόπιση; P=φορτίο; K=συντελεστής πολλαπλών στροφών; Dm=μέση διάμετρος; Z=αριθμός στροφών. Ε=μέτρο ελαστικότητας; b=πλάτος υλικού;

t=πάχος υλικού. N=κυματικός αριθμός; ID=εσωτερική διάμετρος; OD=εξωτερική διάμετρος; S = στρες κάμψης; Μέσω δοκιμών κόπωσης σε ελατήρια κυμάτων, βρήκαμε ότι η διάρκεια ζωής κούρασης των κυματοειδών ελατηρίων είναι πολύ μεγαλύτερη από 500.000 φορές, συνήθως υπερβαίνει το 1 εκατομμύριο φορές. Η εξωτερική διάμετρος D=137mm, εσωτερική διάμετρος d=125mm, πάχος t=0,8mm, ύψος αιχμής H=6mm και αυτή η τιμή μετατόπισης εργασίας 5, η ειδική μετατόπιση F=2mm, η ειδική μετατόπιση 3. Το ελατήριο κυμάτων χρησιμοποιείται από μια πετροχημική επιχείρηση για περισσότερα από τρία χρόνια και η διάρκεια ζωής του ελατηρίου έχει φτάσει 1,8 εκατομμύρια φορές, και μερικά έχουν ακόμη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Επομένως, όταν σχεδιάζουμε ένα ελατήριο κυμάτων, θα πρέπει να επιλέξουμε ένα λογικό ύψος κορυφής και πάχος υλικού με βάση το φορτίο και τη μετατόπιση, να ελέγξουμε αποτελεσματικά την τάση του ελατηρίου κύματος και να χρησιμοποιήσουμε πιο αποτελεσματικό ρυθμιζόμενο αριθμό κύματος λίπους κύματος. άνοιξη.