Analisi della rottura per fatica e prevenzione delle molle ondulate

I.Introduzione 

Sebbene l'industria delle molle sia una piccola industria nell'intero settore della produzione di macchinari, il suo ruolo non può essere sottovalutato. Con il crescente grado di apertura

Con il continuo approfondimento dell'automazione industriale, attrezzature industriali importate come la produzione di macchinari, automobilistica, petrolchimica ed energetica hanno trovato ampia applicazione in Cina. Di conseguenza, abbiamo anche imparato a conoscere alcuni nuovi tipi di componenti con prestazioni superiori e le molle ondulate multistrato sono un tipo relativamente nuovo di elemento elastico.

Una comune molla ondulata monostrato è un elemento elastico con diversi picchi e avvallamenti su un anello metallico. Una molla ondulata multistrato sembra essere composta da diverse comuni molle ondulate monostrato, ma la differenza è che non è semplicemente impilata, ma viene lavorata attraverso uno speciale processo di avvolgimento continuo.

II. Classificazione e principio di funzionamento

La molla ondulata è solitamente divisa in: una molla ondulata monostrato,

Molla strato molla a forma d'onda di tipo chiuso a forma di "O", molla a forma d'onda di tipo aperto monostrato a forma di "C"; B. Molla della forma d'onda picco-picco multistrato (serie); c.Tipo di picco impilato multistrato, noto anche come tipo nidificato (parallelo); Molla a forma d'onda monostrato: adatta per condizioni di lavoro di cilindrata breve ed elasticità medio-bassa, con buona affidabilità e principio di funzionamento elevato: la molla a forma d'onda ha la precisione del doppio principio di funzionamento della molla cilindrica e della molla a disco. Tipo picco-picco (serie) di molla a forma d'onda multistrato: il valore di elasticità è inversamente proporzionale al numero di giri, che viene utilizzato principalmente in requisiti di elasticità medio-bassa e di grande cilindrata, ed è un sostituto della molla cilindrica. Tipo nidificato (parallelo): il valore della forza della molla è proporzionale al numero di giri, che può mantenere tutte le caratteristiche precise della molla a forma d'onda generando allo stesso tempo un'enorme elasticità. In molti casi, la molla a forma d'onda annidata (parallela) può essere utilizzata al posto della molla a disco.

L'influenza del materiale e della temperatura sulla rottura per fatica è la stessa per lo stesso materiale: i materiali con struttura a grana fine hanno una maggiore resistenza allo snervamento e alla fatica rispetto ai materiali con struttura a grana grossa; il trattamento di rinforzo superficiale ha una durata a fatica molto più elevata rispetto al trattamento non rinforzante; minore è la rugosità superficiale del materiale, minore è la concentrazione di sollecitazioni e maggiore è la resistenza alla fatica; i materiali con difetti metallurgici ridurranno inoltre notevolmente la durata della fatica, con conseguente cedimento precoce della molla per fatica. La molla ondulata prodotta con acciaio per molle ordinario ha buona elasticità, conduttività elettrica e resistenza all'usura. A temperatura normale (temperatura 200), il cedimento per fatica della molla rientra nell'intervallo normale.Tuttavia, con l'aumento della temperatura, l'elasticità della molla diminuirà gradualmente e il fenomeno del cedimento aumenterà in modo significativo.

La molla ondulata lavorata con materiale in acciaio inossidabile ha un'elevata resistenza alla fatica e una buona resistenza al rilassamento, mentre l'acciaio inossidabile ha anche un'elevata resistenza alla corrosione, non magnetica e altre caratteristiche. Generalmente, l'acciaio inossidabile si guasterà quando la temperatura è superiore a 400, ma l'acciaio inossidabile speciale ha un'elevata resistenza alla corrosione, non magnetica e altre caratteristiche, e anche quando la temperatura di esercizio raggiunge 650, ha ancora un'elevata resistenza al rilassamento e alla fatica, rendendolo un materiale insostituibile in ambienti di lavoro speciali.

Quarto, prevenzione del cedimento per fatica della molla ondulata

Di seguito sono riportate le formule di calcolo del carico e della sollecitazione per le molle ondulate. Possiamo utilizzare queste formule per progettare la sollecitazione delle molle ondulate da utilizzare in uno stato di bassa sollecitazione, rendendo meno probabile il cedimento per fatica delle molle ondulate.

(1) Formula di calcolo per la molla ondulata a strato singolo: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) La formula di calcolo per le serie multistrato o le molle della forma d'onda picco-picco: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) Anche il tipo di picco multistrato nota come formula di calcolo della molla a forma d'onda di tipo nidificato o parallelo; F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

Dove: f=spostamento; P=carico; K=coefficiente multigiro; Dm=diametro medio; Z=numero di giri; E=modulo elastico; b=larghezza del materiale;

t=spessore del materiale; N=numero d'onda; ID=diametro interno; DE=diametro esterno; S=sollecitazione di flessione; Attraverso test di fatica sulle molle ondulate, abbiamo scoperto che la durata a fatica delle molle ondulate è molto maggiore di 500.000 volte, normalmente superiore a 1 milione di volte. Il diametro esterno D = 137 mm, il diametro interno d = 125 mm, lo spessore t = 0,8 mm, l'altezza del picco H = 6 mm e lo spostamento di lavoro 3,5 mm, il valore della forza di lavoro F = 1225 N. Questa specifica della molla ondulata è stata utilizzata da un'impresa petrolchimica per più di tre anni e la durata della molla ha raggiunto 1,8 milioni di volte e alcune hanno addirittura una durata maggiore.

Pertanto, quando si progetta una molla ondulata, scegliere un'altezza di picco e uno spessore del materiale ragionevole in base al carico e allo spostamento, controllare efficacemente la sollecitazione della molla ondulata e utilizzare numeri d'onda regolabili per controllare in modo più efficace il cedimento per fatica della molla ondulata.