Análisis de fallas por fatiga y prevención de resorte ondulado

I.Introducción 

Aunque la industria de los resortes es una industria pequeña en toda la industria de fabricación de maquinaria, su papel no puede subestimarse. Con el creciente grado de apertura

Con la continua profundización de la automatización industrial, los equipos industriales importados, como la fabricación de maquinaria, la automoción, la petroquímica y la energía, se han aplicado ampliamente en China. En consecuencia, también hemos aprendido sobre algunos tipos nuevos de componentes con un rendimiento superior, y los resortes ondulados multicapa son un tipo relativamente nuevo de elástico. elemento.

Un resorte ondulado de una sola capa común es un elemento elástico con varios picos y valles en un anillo de metal. Un resorte ondulado de múltiples capas parece estar compuesto de varios resortes ondulados de una sola capa común, pero la diferencia es que no se apila simplemente, sino que se procesa mediante un proceso especial de bobinado continuo.

II.Clasificación y principio de funcionamiento

El resorte ondulado generalmente se divide en: un resorte ondulado de una sola capa,

tipo cerrado de una sola capa recurso de forma de onda en forma de "O", recurso de forma de onda de tipo abierto de una sola capa en forma de "C"; b. Resorte de forma de onda multicapa pico a pico (serie); c.Tipo de pico apilado multicapa, también conocido como tipo anidado (paralelo); Resorte de forma de onda de una sola capa: adecuado para condiciones de trabajo de desplazamiento corto y elasticidad media-baja, con buena confiabilidad y alto principio de funcionamiento: el resorte de forma de onda tiene la precisión de los principios de funcionamiento duales del resorte cilíndrico y el resorte de disco. Tipo de pico a pico (serie) de resorte de forma de onda multicapa: el valor de elasticidad es inversamente proporcional al número de vueltas, que se utiliza principalmente en requisitos de elasticidad media-baja de gran desplazamiento, y es un sustituto del resorte cilíndrico. Tipo anidado (paralelo): la fuerza El valor del resorte es proporcional al número de vueltas, lo que puede mantener todas las características precisas del resorte de forma de onda mientras genera una gran elasticidad. En muchos casos, se puede usar el recurso de forma de onda anidado (paralelo) en lugar del recurso de discoteca.

La influencia del material y la temperatura en la falla por fatiga es la misma para el mismo material: los materiales con estructura de grano fino tienen mayor límite elástico y resistencia a la fatiga que los materiales con estructura de grano grueso; el tratamiento de refuerzo de la superficie tiene una vida de fatiga mucho mayor que el tratamiento sin refuerzo; cuanto menor sea la rugosidad de la superficie del material, menor será la concentración de tensiones y mayor será la resistencia a la fatiga; Los materiales con defectos metalúrgicos también reducirán en gran medida la vida útil de la fatiga, lo que resultará en una falla temprana por fatiga del resorte. El resorte ondulado producido con acero para resortes ordinarios tiene buena elasticidad, conductividad eléctrica y resistencia al desgaste. Bajo temperatura normal (temperatura 200), la falla por fatiga del resorte está dentro del rango normal. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura, la elasticidad del resorte disminuirá gradualmente y el fenómeno de caída aumentará significativamente.

El resorte ondulado protegido con material de acero inoxidable tiene una alta vida útil a la fatiga y buena resistencia a la relajación, mientras que el acero inoxidable también tiene alta resistencia a la corrosión, características no magnéticas y otras. Generalmente, el acero inoxidable fallará cuando la temperatura es superior a 400, pero el acero inoxidable especial tiene alta resistencia a la corrosión, características no magnéticas y otras, e incluso cuando la temperatura de trabajo alcanza 650, todavía tiene alta resistencia a la relajación y la fatiga, lo que lo convierte en un material irremplazable en entornos de trabajo especiales.

Cuarto, prevención de la falla por fatiga de los resortes ondulados

Las siguientes son las fórmulas de cálculo de carga y tensión para los resortes ondulados. Podemos usar estas fórmulas para diseñar la tensión de los resortes ondulados que se utilizarán en un estado de tensión baja, haciendo que la falla por fatiga de los resortes ondulados sea menos probable.

(1) Fórmula de cálculo para un resorte ondulado de una sola capa: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) La fórmula de cálculo para series multicapa o resortes de forma de onda pico a pico: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) El tipo de pico multicapa, también conocida como fórmula de cálculo de resorte de forma de onda de tipo anidado o paralelo; F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

Donde: f=desplazamiento; P=carga; K=coeficiente de múltiples vueltas; Dm=diámetro promedio; Z=número de vueltas; E=módulo elástico; b=ancho del material;

t=espesor del material; N=número de onda; DI=diámetro interior; DE = diámetro exterior; S=esfuerzo de flexión; A través de pruebas de fatiga en resortes ondulados, hemos descubierto que la vida útil de los resortes ondulados es mucho mayor que 500.000 veces, normalmente excediendo 1 millón de veces. El diámetro externo D = 137 mm, el diámetro interno d = 125 mm, el espesor t = 0,8 mm, la altura máxima H = 6 mm y el desplazamiento de trabajo de 3,5 mm, el valor de la fuerza de trabajo F = 1225 N. Esta especificación del resorte ondulado ha sido utilizada por una empresa petroquímica durante más de tres años, y la vida útil del recurso ha alcanzado 1,8 de veces, y algunos incluso tienen una vida útil más larga.

Por lo tanto, al diseñar un resorte ondulado, debemos elegir una altura máxima y un espesor de material razonables en función de la carga y el desplazamiento, controlar adecuadamente la tensión del resorte ondulado y utilizar números de onda ajustables para controlar de manera más efectiva la falla por fatiga del resorte ondulado.