Analyse van vermoeidheidsstoringen en preventie van golfveer

I.Inleiding 

Hoewel de verenindustrie een kleine industrie is in de gehele machinebouwindustrie, kan haar rol niet worden onderschat. Met de toenemende mate van openheid

Met de voortdurende verdieping van de industriële automatisering wordt geïmporteerde industriële apparatuur zoals machinebouw, automobielindustrie, petrochemie en energie op grote schaal toegepast in China. Dienovereenkomstig hebben we ook kennis gemaakt met enkele nieuwe typen componenten met superieure prestaties, en meerlaagse golfveren zijn een relatief nieuw type elastisch element.

Een gebruikelijke enkellaagse golfveer is een elastisch element met meerdere pieken en dalen op een metalen ring. Een meerlaagse golfveer lijkt te zijn samengesteld uit meerdere veel voorkomende enkellaagse golfveren, maar het verschil is dat deze niet simpelweg op elkaar wordt gestapeld, maar wordt verwerkt via een speciaal continu wikkelproces.

II. Classificatie en werkingsprincipe

Golfveer wordt meestal verdeeld in: een enkellaagse golfveer,

Enkellaagse golfvormveer van het gesloten type in de vorm van "O", enkellaagse golfvormveer van het open type in de vorm van "C"; B. Meerlaagse piek-tot-piek (serie) golfvormveer; C. Meerlaags gestapeld piektype, ook bekend als genest (parallel) type; Enkellaagse golfvormveer: geschikt voor werkomstandigheden met korte verplaatsing en middelhoge elasticiteit, met goede betrouwbaarheid en hoog werkingsprincipe: golfvormveer heeft de nauwkeurigheid van dubbele werkingsprincipes van cilindrische veer en schotelveer. Meerlaagse golfvormveer piek-tot-piek (serie) type: de elasticiteitswaarde is omgekeerd evenredig met het aantal windingen, dat voornamelijk wordt gebruikt bij vereisten voor grote verplaatsing, middelmatige tot lage elasticiteit, en is een vervanging voor cilindrische veer. Genest (parallel) type: de krachtwaarde van de veer is evenredig met het aantal windingen, waardoor alle precieze kenmerken van de golfvormveer behouden kunnen blijven en tegelijkertijd een enorme elasticiteit wordt gegenereerd. In veel gevallen kan in plaats van de schotelveer de geneste (parallelle) golfvormveer worden gebruikt.

De invloed van materiaal en temperatuur op vermoeiingsfalen is hetzelfde voor hetzelfde materiaal: materialen met een fijne korrelstructuur hebben een hogere vloeigrens en vermoeiingsweerstand dan materialen met een grove korrelstructuur; oppervlakteversterkende behandeling heeft een veel langere levensduur tegen vermoeidheid dan niet-versterkende behandeling; hoe kleiner de oppervlakteruwheid van het materiaal, hoe lager de spanningsconcentratie en hoe hoger de vermoeiingssterkte; Materialen met metallurgische defecten zullen ook de levensduur van de veer aanzienlijk verkorten, wat resulteert in een vroege vermoeidheidsbreuk van de veer. De golfveer geproduceerd met gewoon verenstaal heeft een goede elasticiteit, elektrische geleidbaarheid en slijtvastheid. Bij normale temperaturen (temperatuur 200°C) ligt het vermoeidheidsfalen van de veer binnen het normale bereik. Naarmate de temperatuur stijgt, zal de elasticiteit van de veer echter geleidelijk afnemen en zal het faalfenomeen aanzienlijk toenemen.

Roestvrij staal materiaal verwerkte golfveer heeft een hoge levensduur en goede weerstand tegen ontspanning, terwijl roestvrij staal ook een hoge corrosieweerstand, niet-magnetische en andere kenmerken heeft. Over het algemeen zal roestvrij staal falen als de temperatuur hoger is dan 400°C, maar speciaal roestvrij staal heeft een hoge corrosieweerstand, niet-magnetische en andere kenmerken, en zelfs wanneer de werktemperatuur 650°C bereikt, heeft het nog steeds een hoge weerstand tegen ontspanning en vermoeidheid, waardoor het een onvervangbaar materiaal is in speciale werkomgevingen.

Ten vierde, het voorkomen van vermoeidheidsfalen van de golfveer

Hieronder volgen de formules voor het berekenen van belasting en spanning voor golfveren. We kunnen deze formules gebruiken om de spanning van golfveren te ontwerpen voor gebruik in een toestand van lage spanning, waardoor het minder waarschijnlijk wordt dat golfveren door vermoeidheid bezwijken.

(1) Berekeningsformule voor enkellaagse golfveer: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) De berekeningsformule voor meerlaagse reeksen of piek-tot-piekgolfvormveren: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) Het meerlaagse piektype, ook bekend als de geneste of parallelle golfvormveerberekeningsformule; F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

Waar: f=verplaatsing; P=belasting; K=multi-turn-coëfficiënt; Dm=gemiddelde diameter; Z=aantal beurten; E=elastische modulus; b=breedte materiaal;

t=dikte van materiaal; N=golfnummer; ID=binnendiameter; OD=buitendiameter; S=buigspanning; Door vermoeiingstests op golfveren hebben we ontdekt dat de levensduur van golfveren veel groter is dan 500.000 keer, normaal gesproken meer dan 1 miljoen keer. De buitendiameter D = 137 mm, binnendiameter d = 125 mm, dikte t = 0,8 mm, piekhoogte H = 6 mm en werkverplaatsing 3,5 mm, de werkkrachtwaarde F = 1225N. Deze specificatie van de golfveer wordt al meer dan drie jaar door een petrochemische onderneming gebruikt en de levensduur van de veer is 1,8 miljoen keer bereikt, en sommige hebben zelfs een langere levensduur.

Daarom moeten we bij het ontwerpen van een golfveer een redelijke piekhoogte en materiaaldikte kiezen op basis van de belasting en verplaatsing, de spanning van de golfveer effectief controleren en instelbare golfgetallen gebruiken om het vermoeidheidsfalen van de golfveer effectiever te beheersen.