Análise de falhas por fadiga e prevenção de molas onduladas

I.Introduction 

Embora a indústria de molas seja uma indústria pequena em toda a indústria de fabricação de máquinas, seu papel não pode ser subestimado.Com o crescente grau de abertura

Com o aprofundamento contínuo da automação industrial, equipamentos industriais importados, como fabricação de máquinas, automotivo, petroquímico e energia, têm sido amplamente aplicados na China. Da mesma forma, também aprendemos sobre alguns novos tipos de componentes com desempenho superior, e as molas onduladas multicamadas são um tipo relativamente novo de elemento elástico.

Uma mola ondulada comum de camada única é um elemento elástico com vários picos e vales em um anel de metal. Uma mola ondulada multicamadas parece ser composta de várias molas onduladas comuns de camada única, mas a diferença é que ela não é simplesmente empilhada, mas é processada por meio de um processo especial de enrolamento contínuo.

II.Classificação e princípio de funcionamento

A mola ondulada é geralmente dividida em: a, mola ondulada de camada única,

Mola de forma de onda de tipo fechado de camada única em forma de "O", mola de forma de onda de tipo aberto de camada única em forma de "C"; b.Mola de forma de onda multicamadas pico a pico (série); c.Tipo de pico empilhado multicamadas, também conhecido como tipo aninhado (paralelo); Mola em forma de onda de camada única: adequada para condições de trabalho de deslocamento curto e elasticidade média-baixa, com boa confiabilidade e alto princípio de funcionamento: a mola em forma de onda tem a precisão de princípios de trabalho duplos de mola cilíndrica e mola de disco. Mola de forma de onda multicamadas tipo pico a pico (série): o valor da elasticidade é inversamente proporcional ao número de voltas, que é usado principalmente em grandes deslocamentos, requisitos de elasticidade média-baixa e é um substituto para a mola cilíndrica. o valor da mola é proporcional ao número de voltas, o que pode manter todas as características precisas da mola em forma de onda enquanto gera enorme elasticidade. Em muitos casos, a mola em forma de onda aninhada (paralela) pode ser usada em vez da mola de disco.

A influência do material e da temperatura na falha por fadiga é a mesma para o mesmo material: materiais com estrutura de grão fino têm maior resistência ao escoamento e resiliência à fadiga do que materiais com estrutura de grão grosso; o tratamento de reforço superficial tem uma vida útil à fadiga muito maior do que o tratamento não fortalecedor; quanto menor for a rugosidade superficial do material, menor será a concentração de tensão e maior será a resistência à fadiga; materiais com defeitos metalúrgicos também reduzirão muito a vida útil da fadiga, resultando em falha precoce da mola por fadiga. A mola ondulada produzida com aço de mola comum tem boa elasticidade, condutividade elétrica e resistência ao desgaste.

A mola ondulada processada com material de aço inoxidável tem alta vida à fadiga e boa resistência ao relaxamento, enquanto o aço inoxidável também tem alta resistência à corrosão, não magnética e outras características. Geralmente, o aço inoxidável falhará quando a temperatura for superior a 400, mas o aço inoxidável especial tem alta resistência à corrosão, características não magnéticas e outras, e mesmo quando a temperatura de trabalho atinge 650, ainda possui alta resistência ao relaxamento e fadiga, tornando-o um material insubstituível em ambientes de trabalho especiais.

Quarto, prevenção de falha por fadiga da mola ondulada

A seguir estão as fórmulas de cálculo de carga e tensão para molas onduladas. Podemos usar essas fórmulas para projetar a tensão das molas onduladas para serem usadas em um estado de baixa tensão, tornando menos provável a falha por fadiga das molas onduladas.

(1) Fórmula de cálculo para mola ondulada de camada única: f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD

S=3IIPDm/4bt2N2;

(2) A fórmula de cálculo para séries multicamadas ou molas de forma de onda pico a pico: f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD;

S=3IIPDm/4bt2N2

(3) O tipo de pico multicamadas, também conhecido como fórmula de cálculo de mola de forma de onda do tipo aninhado ou paralelo; F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD;

S=3IIPDm/4bt2N2Z;

Onde: f=deslocamento; P=carga; K=coeficiente multivoltas; Dm=diâmetro médio; Z=número de voltas; E=módulo de elasticidade; b=largura do material;

t=espessura do material; N=número de onda; ID=diâmetro interno; DE=diâmetro externo; S=tensão de flexão; Através de testes de fadiga em molas onduladas, descobrimos que a vida útil em fadiga das molas onduladas é muito maior que 500.000 vezes, normalmente excedendo 1 milhão de vezes. a vida da primavera atingiu 1,8 milhão de vezes, e alguns até têm uma vida mais elevada.

Portanto, ao projetar uma mola ondulada, devemos escolher uma altura de pico razoável e espessura do material com base na carga e deslocamento, controlar efetivamente a tensão da mola ondulada e usar números de onda ajustáveis ​​para controlar de forma mais eficaz a falha por fadiga da mola ondulada.