Belleville Spring Guide: Kuormituskäyrät, pinoamismenetelmät ja venttiiliholkkien käyttö

Höyryvaipallinen siirtolinja kiertää ympäristön lämpötilasta 160 C:een neljä kertaa päivässä. Laippapultit kiristettiin käyttöönoton yhteydessä ohjeiden mukaan, mutta ensimmäisen viikon lopussa tiiviste itkee. Mikään ei ole irronnut. Liitos on yksinkertaisesti lyhentynyt muutaman sadasosan millimetrin, kun tiiviste ja tiiviste löystyvät lämmön vaikutuksesta, eikä litteä aluslevy pysty seuraamaan tätä liikettä. Bellevillen jousipurkki.

Lyhyen iskun ja suuren voiman yhdistelmä on syy siihen, miksi kartiolevylevyjä esiintyy venttiilikannoissa, laippapultteissa, istukkakokoonpanoissa ja kevennysverhoissa paljon useammin kuin useimmat huoltotiedostot tallentavat. Niiden oikea saaminen edellyttää kourallista mittoja ja kahta pinoamispäätöstä, ja useimmat kenttävirheet johtuvat siitä, että yksi niistä ohitetaan.

Mikä Bellevillen kevät oikeastaan on

Belleville-jousi on aluslevyn muotoinen puristusjousi, joka on muodostettu matalaksi katkaistun kartion muotoiseksi. Aksiaalisesti kuormitettuna kartio litistyy: taipuma kiekkoa kohden on yleensä reilusti alle millimetrin, kun taas sen kantama voima on suuri sen korkeuteen nähden. Suurin osa teollisista määrittelyistä noudattaa DIN 2093 -standardia, joka määrittää mittasarjan, paksuustoleranssiryhmät ja materiaalin kunnon.

Osaa kuvaavat neljä arvoa: ulkohalkaisija, sisähalkaisija, materiaalin paksuus t ja kartion korkeus h. Kaikki muu, mukaan lukien kuormituskäyrän muoto ja väsymyskäyttäytyminen, seuraa niistä.

Kuormitus-poikkeamakäyrän lukeminen ennen h/t-suhteen valitsemista

H/t-suhde määrää kuormitus-poikkeamakäyrän muodon ja siten työn, jonka jousi voi tehdä.

Arvolla h/t lähellä 0,4 käyrä on lähellä suoraa: taipuman kaksinkertaistaminen karkeasti kaksinkertaistaa voiman. Tämä tekee mitoituksesta yksinkertaista ja sopii ruuviliitoksiin, joissa työmatka on pieni ja etukäteen tiedossa.

Kun h/t on lähellä 0,75, käyrä litistyy kulkunsa puolivälissä. Voima muuttuu hyvin vähän poikkeutuskaistalla, joka voi olla useita kymmenesosia millimetriä leveä, mikä on juuri sitä, mitä jännitteinen tiiviste haluaa: tiiviste rentoutuu, kiekko purkaa hieman ja tiivisteen jännitys pysyy sen tiivistysikkunan sisällä romahtamisen sijaan.

Noin 1,3:n yläpuolella käyrä kääntyy ja kiekkoon tulee negatiivinen jäykkyys. Tämä käyttäytyminen on todellista ja hyödyllistä ylikeskittävissä mekanismeissa, mutta se on riskialtista pultin alla: läpi napsahtava levy voi kääntyä ja menettää esikuormituksen yhdessä lämpöretkessä. Kun huoltotiimi ilmoittaa, että pino meni litteäksi ilman näkyvää syytä, tarkista h/t ennen vääntömomentin syyttämistä.

Pinoaminen: Kuinka sarja- ja rinnakkaiskokoonpanot muuttavat kuormitusta ja matkaa

Rinnakkainen pinoaminen moninkertaistaa voiman ja sarjapinoaminen moninkertaistaa matkan, eikä mikään pino tee molempia kerralla maksamatta siitä korkeudesta.

Samassa suunnassa sisäkkäin n kiekkoa käyttäytyy yhtenä jäykempänä elementtinä: voima on n kertaa yksittäinen kiekko, kun taas liike pysyy samana. Vuorotellen kasvot taaksepäin, samat n kiekkoa kulkevat n kertaa niin pitkälle, mutta kantavat vain yhden kiekon voiman. Yhdistetyt ryhmät, esimerkiksi kaksi rinnakkaista sarjaa, jotka on asetettu sarjaan, kertovat molemmat arvot korkeamman taskun ja enemmän kitkaliitäntöjä kustannuksella.

Kitka on hiljainen muuttuja. Kukin levyjen välinen rajapinta menettää noin 2-5 prosenttia nimellisvoimasta lataus- ja purkuiskun välillä, joten kymmenen levyn pino voi osoittaa huomattavaa hystereesiä ja kuiva pino voi lukea selvästi luettelokäyrän alapuolelta. Voitelupinot kiristävät tätä hajontaa, vaikka voiteluaineen on oltava yhteensopivaa prosessinesteen kanssa, jos jousi on kastuneen rajan sisällä.

Missä Bellevillen aluslevyt tekevät todellista työtä venttiili- ja putkilaitteistoissa

Venttiili- ja putkiasennelmissa Belleville-jouset esiintyvät kolmessa paikassa: ruuviliitokset, jotka kuumenevat, tiivisteholkit, joiden on kestettävä jatkuvaa jännitystä, ja istukkaosat, jotka vaativat kevyttä jatkuvaa työntöä.

• Laippa ja konepelti kuormaus. Kunkin laipan mutterin alla oleva lyhyt pino pitää tiivistysjännityksen kapean nauhan sisällä, kun venttiili lämpenee ja jäähtyy. Kaksi tai neljä sarjassa olevaa kiekkoa peittää yleensä höyryventtiilin liikeradan.
• Laippapulttiliitokset. Hiiliteräsputken ja ruostumattomien nastojen välinen lämpölaajenemisero on klassinen löysäysmekanismi, ja levypino kompensoi ilman pidempää nastaa.
• Istuimen virransyöttö. Pallo- ja läppäventtiileissä kevyt kiekko- tai aaltojousi painaa tiivistettä suljinta vasten alhaisella paine-erolla, jolloin prosessipaine ottaa tiivistyskuorman.
• Toimilaitteen ja laakerin esijännitys. Nelikierrosvaihteistoissa ja sähkötoimilaitteissa käytetään pieniä pinoja aksiaalisen välyksen poistamiseksi voimansiirrosta.
• Helpotus trimmi ja pilottivaiheet. Asetuspaineen vakaus riippuu jousen nopeuden pysymisestä vakiona, ja joissakin pilottimalleissa käytetään levypinoja, joissa kierrejousi seisoisi liian korkealla.

Vikakuvio, joka ilmenee useimmin korkean lämpötilan palloventtiileissä, on istukka, joka tiivistää kylmänä ja itkee kuumana. Istuinsisäke kasvaa, sen alla olevan jousen on vaimennettava liikettä, ja alimitoitettu tai löysä jousi menettää kosketuspaineen juuri silloin, kun prosessi saavuttaa lämpötilan. Tätä tehtävää varten rakennetun venttiilin tulisi määrittää istukan jousimateriaali ja käytettävissä oleva liike sen sijaan, että se jätettäisiin yleiseen osaan.

VATTEN pneumaattinen korkean lämpötilan palloventtiili Korkean lämpötilan pneumaattinen palloventtiili pidennetyllä kannakkeella ja lämmönpoistolla, olennainen, kun istuimen jousimateriaalin ja liikeradan on sopia lämpöliikkeeseen. Näytä tuote →

Sama perustelu pätee hiomakäytössä oleviin metallitiivisteisiin palloventtiileihin, joissa istukkajousen on kestettävä lämpöliikettä ja hiukkasten sisäänpääsyä samanaikaisesti. Oma muistiinpanomme metalliset palloventtiilit äärimmäisissä käyttöolosuhteissa kävelee kuormapolun läpi yksityiskohtaisemmin.

Kohotuspuolella jousi on kalibrointielementti. Jousikuormitteinen varoventtiili pitää asetetun paineen vain niin kauan kuin jousinopeus pysyy vakaana, joten jousipesä, sen ohjaimet ja mahdolliset lisälevyelementit ansaitsevat saman tarkastelun kuin istukka ja kiekko.

Jousi, täysi nosto, suljettu turvaventtiili Jousikuormitettu varoventtiili ylipainesuojaukseen, A42Y-C ja A42Y-P/R huoltorajat ja PN/DN-mittataulukot valintaa varten. Näytä tuote →

Materiaali-, viimeistely- ja toleranssitiedot, jotka määräävät käyttöiän

Materiaalilaatu, reunan kunto ja esiasetettu käsittely ratkaisevat, kestääkö levy miljoona sykliä vai halkeaako se kymmenellä tuhannella, ja niillä on enemmän merkitystä kuin luettelon kuormitusarvolla.

Neljä prosessin yksityiskohtaa sisältää suurimman osan jäljellä olevasta riskistä:

• Reunojen pyöristys, joka poistaa terävän kulman, josta väsymishalkeamat normaalisti alkavat.
• Shot peening, joka puristaa pinnan ja pidentää pyöräilyosien väsymisikää huomattavasti.
• Esiasetus kiinteään korkeuteen, joka poistaa jäännösjännityksen ja vakauttaa kartiokorkeuden ennen osan toimitusta.
• Pintakäsittely, olipa kyseessä fosfatointi, sinkkihiutale tai PTFE, valittu sekä kitkan hallintaan että korroosioon.

Käytännön valintasarja

Työskentele siitä kuormasta, jonka liitos pitää, ei lähimmältä luettelosivulta.

1. Määritä kuormitusalue. Ilmoita vähimmäisjännitys, jonka liitos tarvitsee tiivistämään, ja enimmäisjännitys, jonka laitteisto voi kestää, ja määritä sitten ikkunan keskelle.
2. Mittaa liike. Lämpölaajeneminen, tiivisteen löystyminen ja ryömintä lisäävät jousen omaksumaa liikettä. Jos luku on alle 0,2 mm, riittää yleensä yksi levy.
3. Valitse levy ja suhde. Valitse h/t lähellä 0,4:tä ennustettavaa nopeutta varten tai lähellä 0,75:tä, kun vakiovoima liikenteessä on tärkeämpää kuin jäykkyys.
4. Päätä pino. Sarja matkustamiseen, rinnakkainen voimankäyttöön ja yhdistetyt ryhmät vain taskun korkeuden salliessa.
5. Tarkista stressi ja ympäristö. Varmista, että laskettu jännitys on materiaalin väsymisrajan alapuolella käyttölämpötilassa ja että pinnoite tai voiteluaine kestää prosessinesteen.

Usein kysytyt kysymykset

Ovatko Bellevillen aluslevyt ja levyjouset sama asia?

Kyllä. Belleville-aluslevy, kartiolevyjousi ja levyjousi kuvaavat kaikki samaa katkokartioosaa, ja saksalainen standardi DIN 2093 käyttää termiä Tellerfeder. Nimeäminen vaihtelee alueen ja toimittajaluettelon mukaan, mutta mitat ja kuorman käyttäytyminen noudattavat samoja sääntöjä.

Voiko pinoaminen nostaa sekä kuormaa että liikettä kerralla?

Ei samoilla levyillä yksinkertaisessa pinossa. Rinnakkaisryhmät moninkertaistavat voiman ja sarjaryhmät matkaa, joten molempien nostamiseen tarvitaan yhdistetyt ryhmät ja korkeampi tasku. Esimerkiksi kaksi rinnakkaista sarjaan asetettua paria kaksinkertaistavat molemmat arvot verrattuna yhteen kiekkoon, nelinkertaisella asennuskorkeudella.

Kuinka paljon kitkaa pinossa on normaalia?

Noin 2-5 prosenttia nimellisvoimasta rajapinta kohden kuivassa pinossa, mikä näkyy erona lastaus- ja purkukäyrän välillä. Voitelu vähentää sirontaa, ja vaikutus on riittävän pieni useimmille ruuviliitoksille, kun se on otettu huomioon laskelmissa sen sijaan, että se havaitaan käytössä.

Tarvitseeko levyjouset kiristää uudelleen asennuksen jälkeen?

Harvemmin kuin litteät aluslevyt, mutta ensimmäinen lämpöjakso kuitenkin siirtää asioita. Tarkista pultin kuormitus kerran, kun järjestelmä on saavuttanut käyttölämpötilan ja uudelleen ensimmäisen viikon jälkeen; esiasetettu, oikean kokoinen pino säilyy normaalisti muutaman prosentin sisällä siitä lähtien.