當前位置：首頁 > 新聞中心 新聞中心
一種考慮限位的碟簧初始壓縮位移研究分析發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時間：2019-06-17 20:23
碟形彈簧由于具有變剛度特性、 軸向空間緊湊及可采用不同組合形式獲得不同性能等特點被廣泛應用于實際工程中. 國內(nèi)外一些研究者對其進行了大量研究.Atxaga等[1]在不同 PH 值海水環(huán)境和高溫下對不銹鋼碟形彈簧進行了失效形式的研究; Dharan等[2]動用力學計算的方法對復合材料的碟形彈簧進行了分析; 龍靖宇等[3]運用有限元技術對碟形彈簧模態(tài)進行了分析; 孫利民等[4]運用顯式動力學軟件對組合碟簧的剛度進行了研究; 易先忠運用解析法對碟簧的基本特性參數(shù)進行了分析[5]; Curti等[6]、Bagavathiperumal等[7]通過實驗與數(shù)值分析的方法對碟簧進行了研究; 鄭、引入摩擦力，提出了碟簧載荷的矯正公式并進行了數(shù)值模擬計算！
這些研究運用現(xiàn)代計算方法對碟簧的特性進行了一些揭示，對工程設計有一定的理論幫助，但在一些特定的工程設計中， 由于各種外在限制條件及其自身顯著的非線性特征，單憑實驗或是有限元方法很難完成設計工作.本文結合特定的考慮限位的碟簧工程設計實例，根據(jù)碟簧的參數(shù)特性，運用給定的收斂準則與循環(huán)迭代的計算方法，定性地完成了考慮限位的碟簧初始壓縮位移的分析，這為碟簧特定工況下的工程設計提供了一定的理論指導。
1 問題描述
如圖1所示，軸承座1支撐著輥子 2，碟簧組3一側(cè)連接軸承座1，一側(cè)固定于固定支撐5上. 開始時，碟簧組3在自由狀態(tài)，當與軸承座1和輥子2的裝配體連接在一起時，由于兩者的自重，碟簧組3會壓縮一定的距離，但必須保證輥子2 的最下沿與限位裝置4的表面有一定的間隙. 軸承座1 上端面在外力F 的作用下向下移動，當輥子2的最下沿與限位裝置接觸后，要求碟簧組3 的反力不能超過一定的數(shù)值. 另外，輥子2的半徑可變，在最小輥徑時，軸承座1上端面在外力F 的作用下能使最小輥子2的最下沿與限位裝置4 的表面接觸，此時碟簧組3還能被壓縮. 由于空間受限，碟簧自由高度不能超過一定的數(shù)值。
2 理論分析及計算過程
2.1 初始壓縮位移的數(shù)學表達
采用復合組合( 由疊合與對合組成) 的碟簧組合進行設計，每個疊合層碟簧數(shù)量為2， 碟簧設計的各個參數(shù)如圖2 所 示. 圖中各符號含 義如下：H1為碟簧設計空間，H2 為碟簧自由長度; H3 為碟簧壓并時的高度; H4 為碟簧壓并時高度與線3的差值，即輥子2與限位裝置接觸時碟簧組3被壓縮到極限的余量; H5 為碟簧設計空間的上沿至限位裝置最上沿水平線3的距離; H6 為碟簧在軸承座1和輥子2的裝配體自重下初始壓縮位移; H7 為線2與線1距離，即輥子2的最下沿與限位裝置4表面的間隙。
2.2 碟簧的參數(shù)特性計算
復合組合碟簧參數(shù)特性計算[10]如下所示：
上述各式中：Pc 為壓平碟簧時的載荷; E 為彈性模量; μ 為泊松比; t為碟簧厚度; K1 為計算系數(shù); D 為碟簧外徑; K4 為計算系數(shù); h 0 為碟簧側(cè)厚度; C 為碟簧外內(nèi)徑比; H2 為未受載荷時碟簧的自由高度; i為復合組合碟簧組數(shù); H0 為 單片碟簧高度; n 為各疊合層碟簧數(shù)量; H11為受載時碟簧的高度; f 為單片碟簧的變形量; K為碟簧的剛度。
2.3 具體計算過程
根據(jù)條件選擇某一碟簧規(guī)格，給定初始壓縮位移H6 的計算初值，根據(jù)式( 1) 至式( 3) 的描述編制相關的迭代程序，根據(jù)幾何關系， 給出迭代收斂的判斷準則如式( 4) 所示：
式中P0為設計要求的反力，不得高于指定值.如果未達到收斂允差，則調(diào)整給定初始壓縮位移H6 進行再次計算，直到計算收斂為止，從而確定最終的H6.具體計算流程如圖3所示。
3 具體算例
根據(jù)碟簧所處空間，初步選定碟簧的直徑，輥子及軸承座裝配件的總重為2t，其余各參數(shù)如表1所示。
根據(jù)單片的碟簧特性曲線選擇特性參數(shù)并組成一個數(shù)組， 根據(jù)計算結果進行相應的插值， 得到每個工況下碟簧的特性參數(shù)， 并按計算流程圖3 的過程進行計算[ 11]， 計算結果如圖4和表2所示。
從圖4中可以知道：壓并后的高度與自由高度、自重載荷高度的走向一致，且均呈非線性變化. 隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，這3個高度隨之增加. 在符合設計的各個組合中，考慮碟簧組合時的摩擦力，碟簧組不能片數(shù)過多，否則會使生產(chǎn)成本增高和安裝復加程度增加. 從表2中可以看到， 隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，輥子壓靠前與限位之間的間隙也隨之增加. 從理論上來說，此間隙越大，碟簧壓并高度線 H4 的空間就越大，從而對碟簧的使用工況更為有利. 綜合上述分析，在充分考慮碟簧的設計要求與自身特性的前提下，選擇 AA=30 組， BB=48mm，CC=28mm 這一組參數(shù)對應的碟簧的參數(shù)值作為設計參數(shù)，此時H6=20mm。
4 結 論
1) 基于自身非線性的原因，碟簧各個計算所得的高度都呈非線性變化，且隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，這些計算所得高度隨之增加. 但鑒于成本、摩擦力及碟簧設計要求，碟簧設計參數(shù)應適當進行權衡擇優(yōu)。
2) 在考慮限位的情況下，對碟簧初始壓縮位移進行了定性分析，對于實際工程中碟簧組設計具有一定的指導作用。求解方法具有一定的通用性，并能為同類型的碟簧組設計提供很好的設計計算參考。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“一種考慮限位的碟簧初始壓縮位移研究分析”如果大家還有更多關于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關注廈門力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967
這些研究運用現(xiàn)代計算方法對碟簧的特性進行了一些揭示，對工程設計有一定的理論幫助，但在一些特定的工程設計中， 由于各種外在限制條件及其自身顯著的非線性特征，單憑實驗或是有限元方法很難完成設計工作.本文結合特定的考慮限位的碟簧工程設計實例，根據(jù)碟簧的參數(shù)特性，運用給定的收斂準則與循環(huán)迭代的計算方法，定性地完成了考慮限位的碟簧初始壓縮位移的分析，這為碟簧特定工況下的工程設計提供了一定的理論指導。
1 問題描述
如圖1所示，軸承座1支撐著輥子 2，碟簧組3一側(cè)連接軸承座1，一側(cè)固定于固定支撐5上. 開始時，碟簧組3在自由狀態(tài)，當與軸承座1和輥子2的裝配體連接在一起時，由于兩者的自重，碟簧組3會壓縮一定的距離，但必須保證輥子2 的最下沿與限位裝置4的表面有一定的間隙. 軸承座1 上端面在外力F 的作用下向下移動，當輥子2的最下沿與限位裝置接觸后，要求碟簧組3 的反力不能超過一定的數(shù)值. 另外，輥子2的半徑可變，在最小輥徑時，軸承座1上端面在外力F 的作用下能使最小輥子2的最下沿與限位裝置4 的表面接觸，此時碟簧組3還能被壓縮. 由于空間受限，碟簧自由高度不能超過一定的數(shù)值。
2 理論分析及計算過程
2.1 初始壓縮位移的數(shù)學表達
采用復合組合( 由疊合與對合組成) 的碟簧組合進行設計，每個疊合層碟簧數(shù)量為2， 碟簧設計的各個參數(shù)如圖2 所 示. 圖中各符號含 義如下：H1為碟簧設計空間，H2 為碟簧自由長度; H3 為碟簧壓并時的高度; H4 為碟簧壓并時高度與線3的差值，即輥子2與限位裝置接觸時碟簧組3被壓縮到極限的余量; H5 為碟簧設計空間的上沿至限位裝置最上沿水平線3的距離; H6 為碟簧在軸承座1和輥子2的裝配體自重下初始壓縮位移; H7 為線2與線1距離，即輥子2的最下沿與限位裝置4表面的間隙。
2.2 碟簧的參數(shù)特性計算
復合組合碟簧參數(shù)特性計算[10]如下所示：
上述各式中：Pc 為壓平碟簧時的載荷; E 為彈性模量; μ 為泊松比; t為碟簧厚度; K1 為計算系數(shù); D 為碟簧外徑; K4 為計算系數(shù); h 0 為碟簧側(cè)厚度; C 為碟簧外內(nèi)徑比; H2 為未受載荷時碟簧的自由高度; i為復合組合碟簧組數(shù); H0 為 單片碟簧高度; n 為各疊合層碟簧數(shù)量; H11為受載時碟簧的高度; f 為單片碟簧的變形量; K為碟簧的剛度。
2.3 具體計算過程
根據(jù)條件選擇某一碟簧規(guī)格，給定初始壓縮位移H6 的計算初值，根據(jù)式( 1) 至式( 3) 的描述編制相關的迭代程序，根據(jù)幾何關系， 給出迭代收斂的判斷準則如式( 4) 所示：
式中P0為設計要求的反力，不得高于指定值.如果未達到收斂允差，則調(diào)整給定初始壓縮位移H6 進行再次計算，直到計算收斂為止，從而確定最終的H6.具體計算流程如圖3所示。
3 具體算例
根據(jù)碟簧所處空間，初步選定碟簧的直徑，輥子及軸承座裝配件的總重為2t，其余各參數(shù)如表1所示。
根據(jù)單片的碟簧特性曲線選擇特性參數(shù)并組成一個數(shù)組， 根據(jù)計算結果進行相應的插值， 得到每個工況下碟簧的特性參數(shù)， 并按計算流程圖3 的過程進行計算[ 11]， 計算結果如圖4和表2所示。
從圖4中可以知道：壓并后的高度與自由高度、自重載荷高度的走向一致，且均呈非線性變化. 隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，這3個高度隨之增加. 在符合設計的各個組合中，考慮碟簧組合時的摩擦力，碟簧組不能片數(shù)過多，否則會使生產(chǎn)成本增高和安裝復加程度增加. 從表2中可以看到， 隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，輥子壓靠前與限位之間的間隙也隨之增加. 從理論上來說，此間隙越大，碟簧壓并高度線 H4 的空間就越大，從而對碟簧的使用工況更為有利. 綜合上述分析，在充分考慮碟簧的設計要求與自身特性的前提下，選擇 AA=30 組， BB=48mm，CC=28mm 這一組參數(shù)對應的碟簧的參數(shù)值作為設計參數(shù)，此時H6=20mm。
4 結 論
1) 基于自身非線性的原因，碟簧各個計算所得的高度都呈非線性變化，且隨著復合組合碟簧組數(shù)的增加，這些計算所得高度隨之增加. 但鑒于成本、摩擦力及碟簧設計要求，碟簧設計參數(shù)應適當進行權衡擇優(yōu)。
2) 在考慮限位的情況下，對碟簧初始壓縮位移進行了定性分析，對于實際工程中碟簧組設計具有一定的指導作用。求解方法具有一定的通用性，并能為同類型的碟簧組設計提供很好的設計計算參考。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“一種考慮限位的碟簧初始壓縮位移研究分析”如果大家還有更多關于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關注廈門力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967