تجزیه و تحلیل شکست خستگی و پیشگیری از فنر موج

I. مقدمه 

اگرچه صنعت فنر یک صنعت کوچک در کل صنعت ماشین‌سازی است، نقش آن را نمی‌توان نادیده گرفت. با درجه باز بودن روزافزون

با تعمیق مداوم اتوماسیون صنعتی، تجهیزات صنعتی وارداتی مانند ماشین‌آلات، خودروسازی، پتروشیمی و نیروگاه‌های چین به طور گسترده‌ای در مورد استفاده از این صنعت استفاده شده است. انواع جدید قطعات با عملکرد برتر و فنرهای موجی چند لایه نوع نسبتاً جدیدی از المان الاستیک هستند.

یک فنر موجی معمولی تک لایه، عنصری الاستیک با چندین قله و دره روی یک حلقه فلزی است. به نظر می رسد یک فنر موجی چند لایه از چندین فنر موجی تک لایه معمولی تشکیل شده است، اما تفاوت آن در فرآیند خاصی است که از طریق یک فنر موجی تک لایه متداول تشکیل شده است. فرآیند.

II. طبقه‌بندی و اصل کار

فنر موجی معمولاً به دو دسته تقسیم می‌شود: الف، فنر موجی تک لایه، فنر شکل موج تک لایه بسته به شکل "O"، فنر شکل موج تک لایه باز به شکل "C". ب. فنر شکل موج اوج به قله (سری) چند لایه. c.نوع پیک انباشته چند لایه که به عنوان نوع تودرتو (موازی) نیز شناخته می شود. فنر شکل موج تک لایه: مناسب برای شرایط کاری با جابجایی کوتاه و کشش متوسط تا پایین، با قابلیت اطمینان خوب و اصل کار بالا: فنر شکل موج دارای دقت اصول کار دوگانه فنر استوانه ای و فنر دیسکی است. نیاز به الاستیسیته متوسط تا کم و جایگزینی برای فنر استوانه ای است. نوع تو در تو (موازی): مقدار نیروی فنر متناسب با تعداد چرخش است که می تواند تمام مشخصات دقیق فنر شکل موج را حفظ کند و در عین حال خاصیت ارتجاعی زیادی ایجاد کند. در بسیاری از موارد، از فنر تو در تو (موازی) شکل موج تو در تو (موازی) می توان به جای شکست ماده و فنر دیسکی استفاده کرد

برای یک ماده: مواد با ساختار دانه ریز نسبت به مواد با ساختار دانه درشت استحکام تسلیم و انعطاف پذیری خستگی بالاتری دارند. درمان تقویت سطح عمر خستگی بسیار بالاتری نسبت به درمان غیر استحکام بخشی دارد. هرچه زبری سطح مواد کوچکتر باشد، غلظت تنش کمتر و استحکام خستگی بالاتر است. مواد با عیوب متالورژیکی نیز عمر خستگی را تا حد زیادی کاهش می دهند و در نتیجه فنر را با خستگی زودرس می کاهد. فنر موجی تولید شده با فولاد فنر معمولی دارای خاصیت ارتجاعی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر سایش است. در دمای معمولی (دمای 200)، شکست خستگی فنر در محدوده نرمال است.با این حال، با افزایش دما، کشش فنر به تدریج کاهش می‌یابد و پدیده شکست به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.

فنر موجی پردازش‌شده از جنس فولاد ضد زنگ دارای عمر خستگی بالا و مقاومت خوبی در برابر آرامش است، در حالی که فولاد ضد زنگ همچنین دارای مقاومت در برابر خوردگی بالا، غیر مغناطیسی و سایر ویژگی‌ها است. به طور کلی، فولاد ضد زنگ زمانی که دمای فولاد ضد زنگ بالاتر باشد، مقاومت خوردگی 40 بالاتر باشد، اما خاص است. غیر مغناطیسی و سایر ویژگی ها و حتی زمانی که دمای کار به 650 می رسد، همچنان مقاومت بالایی در برابر آرامش و خستگی دارد و آن را به ماده ای غیرقابل جایگزین در محیط های کاری خاص تبدیل می کند.

چهارم، جلوگیری از خرابی خستگی فنر موج

در زیر فرمول های محاسبه بار و تنش برای این فنرها در حالت تنش موجی برای طراحی فنرهای کم فشار آورده شده است. احتمال خرابی خستگی فنرهای موج را کمتر می کند.

(1) فرمول محاسبه فنر موج تک لایه: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2؛

(2) فرمول محاسبه برای سری های چندلایه یا فنرهای اوج شکل موج:ak: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) نوع قله چند لایه، همچنین به عنوان فرمول محاسبه فنر شکل موج نوع تودرتو یا موازی شناخته می شود. F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD؛

S=3IIPDm/4bt2N2Z؛

کجا: f=displacement; P=بار; K = ضریب چند دور; Dm = قطر متوسط; Z=تعداد نوبت. E= مدول الاستیک؛ b=عرض مواد؛

t=ضخامت مواد؛ N=عدد موج; ID=قطر داخلی; OD=قطر بیرونی; S=تنش خمشی; از طریق آزمایشات خستگی روی فنرهای موجی، ما دریافتیم که عمر خستگی فنرهای موجی بسیار بیشتر از 500000 بار است که معمولاً بیش از 1 میلیون بار است. فنر موج بیش از سه سال است که توسط یک شرکت پتروشیمی استفاده می شود و عمر فنر به 1.8 میلیون بار رسیده است و حتی برخی از آنها عمر بالاتری دارند.

بنابراین هنگام طراحی فنر موجی باید ارتفاع پیک و ضخامت مواد را بر اساس بار و جابجایی مناسب انتخاب کنیم و تنش فنر موج را به طور موثر کنترل کنیم و از تعداد شکست امواج موج به طور مؤثرتر کنترل کنیم. بهار.