ניתוח כשל עייפות ומניעת קפיצי גלים

I.Introduction 

למרות שתעשיית הקפיצים היא ענף קטן בכל ענף ייצור המכונות, לא ניתן לזלזל בתפקידה. עם מידת הפתיחות הגוברת

עם ההעמקה המתמשכת של אוטומציה תעשייתית, ציוד תעשייתי מיובא כגון ייצור מכונות, רכב, פטרוכימיה וכוח יושם באופן נרחב בסין. בהתאם, למדנו גם על כמה סוגים חדשים של רכיבים עם ביצועים מעולים, וקפיצי גל רב-שכבתיים הם סוג חדש יחסית של אלמנטים אלסטיים.

קפיץ גל חד-שכבתי נפוץ הוא אלמנט אלסטי בעל מספר פסגות ועמקים על טבעת מתכת. קפיץ גל רב-שכבתי נראה מורכב ממספר קפיצי גל חד-שכבתי נפוצים, אך ההבדל הוא שהוא לא פשוט מוערם, אלא מעובד בתהליך פיתול מתמשך מיוחד.

II. סיווג ועקרון עבודה

קפיץ גל מחולק בדרך כלל ל: קפיץ גל חד-שכבתי,

קפיץ צורת גל חד-שכבתי סגור בצורת "O", קפיץ צורת גל פתוח חד-שכבתי בצורת "C"; b.מעיין צורת גל רב-שכבתי שיא לשיא (סדרה); ג. סוג שיא מוערם רב-שכבתי, הידוע גם כסוג מקונן (מקביל); קפיץ צורת גל חד-שכבתי: מתאים לתנאי תזוזה קצרים וגמישות בינונית-נמוכה, עם אמינות טובה ועיקרון עבודה גבוה: לקפיץ צורת גל יש דיוק של עקרונות עבודה כפולים של קפיץ גלילי וקפיץ דיסק. קפיץ צורת גל רב-שכבתי שיא-לשיא (סדרה): ערך הגמישות משמש בעיקר סיבוב הפוך בפרופורציונלי של סיבוב הפוך למספר גדול. דרישות, ומהווה תחליף לקפיץ גלילי.סוג מקונן (מקביל): ערך הכוח של הקפיץ הוא פרופורציונלי למספר הסיבובים, מה שיכול לשמור על כל המאפיינים המדויקים של קפיץ צורת הגל תוך יצירת גמישות עצומה.במקרים רבים, ניתן להשתמש בקפיץ צורת הגל המקנן (מקביל) במקום קפיץ הדיסק.

השפעת החומר והטמפרטורה על כישלון העייפות זהה עבור אותו חומר: לחומרים בעלי מבנה גרגר עדין יש חוזק תפוקה ועמידות עייפות גבוהה יותר מחומרים בעלי מבנה גרגר גס; טיפול חיזוק פני השטח הוא בעל חיי עייפות גבוהים בהרבה מטיפול שאינו מחזק; ככל שחספוס פני השטח של החומר קטן יותר, כך ריכוז המתח נמוך יותר וחוזק העייפות גבוה יותר; חומרים עם פגמים מתכתיים יפחיתו מאוד את חיי העייפות, וכתוצאה מכך כשל עייפות מוקדם של הקפיץ. לקפיץ הגל המיוצר עם פלדה קפיצית רגילה יש גמישות טובה, מוליכות חשמלית ועמידות בפני שחיקה. בטמפרטורה רגילה (טמפרטורה 200), כשל העייפות של הקפיץ נמצא בטווח הרגיל.

קפיץ גל מעובד בחומר נירוסטה הוא בעל חיי עייפות גבוהים ועמידות טובה בפני הרפיה, בעוד שלנירוסטה יש גם עמידות גבוהה בפני קורוזיה, לא מגנטיים ואחרים. בדרך כלל, כאשר הטמפרטורה הנירוסטה0 גבוהה יותר מפלדת אל-חלד0 היא גבוהה יותר מפלדת אל-חלד0. עמידות בפני קורוזיה, מאפיינים לא מגנטיים ואחרים, וגם כאשר טמפרטורת העבודה מגיעה ל-650, עדיין יש לה עמידות גבוהה בפני הרפיה ועייפות, מה שהופך אותו לחומר שאין לו תחליף בסביבות עבודה מיוחדות.

רביעית, מניעת כשל עייפות של קפיץ גל

הבאים הם העומס והלחץ בחישוב העומס והמתח כדי להשתמש בנוסחאות חישוב אלו של קפיצי wave. במצב מאמץ נמוך, מה שהופך את הסבירות לכשלון עייפות של קפיצי גל.

(1) נוסחת חישוב עבור קפיץ גל חד-שכבתי: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) נוסחת החישוב עבור קפיצי גל רב-שכבה: סדרה של קפיצים-לשיא או צורת גל. f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) סוג השיא הרב-שכבתי, המכונה גם נוסחת חישוב קפיצי צורת הגל מסוג מקונן או מקביל; F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

היכן: f=עקירה; P=עומס; K=מקדם רב-סיבובים; Dm=קוטר ממוצע; Z=מספר פניות; E=מודול אלסטי; b=רוחב החומר;

t=עובי החומר; N=מספר גל; ID=קוטר פנימי; OD=קוטר חיצוני; S=מתח כיפוף; באמצעות בדיקות עייפות על קפיצי גל, מצאנו שחיי העייפות של קפיצי גל גדולים בהרבה מפי 500,000, בדרך כלל עולה על פי מיליון 1. הקוטר החיצוני D=137 מ"מ, קוטר פנימי d=125 מ"מ, עובי t=0.8 מ"מ, שיא גובה H=6 מ"מ, ועקירה הספציפית של קפיץ זה 3.5 מ"מ, ערך הכוח הפועל של 2.5 מ"מ. נמצא בשימוש על ידי מפעל פטרוכימי כבר יותר משלוש שנים, וחיי הקפיץ הגיעו ל-1.8 מיליון פעמים, ולחלקם אף אורך חיים גבוה יותר.

לכן, בעת תכנון קפיץ גל, עלינו לבחור גובה שיא ועובי חומר סבירים בהתבסס על העומס והתזוזה, לשלוט ביעילות על הלחץ של קפיץ הגל, ולהשתמש בכשל של קפיץ הגל המתכוונן בצורה יעילה יותר.