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銳爾立彈性技術(shù)有限公司

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DIN2093-德標(biāo)碟形彈簧

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產(chǎn)品描述
參數(shù)

產(chǎn)品詳情：

碟形彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算

碟形彈簧型式品種繁多，設(shè)計(jì)計(jì)算方法也有數(shù)十種之多。這里只介紹普通等截面碟形彈簧的標(biāo)準(zhǔn)GB/T1972-2005采用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

  1. 碟形型式

單片碟形彈簧的結(jié)構(gòu)型式分兩種 ：一種是無支承面碟形彈簧（圖1-a）；另一種是有支承面碟形彈簧（圖1-b）。

圖1-a 無支承面 圖1-b有支承面

2、 碟簧尺寸、參數(shù)名稱及單位

碟簧尺寸、參數(shù)名稱、代號(hào)及單位按表1的規(guī)定。


表 1

尺寸、參數(shù)名稱

代 號(hào)

單 位

外徑

D

mm

內(nèi)徑

d

中性徑

D0

厚度

t

有支承面碟簧減薄厚度

t′

單片碟簧的自由高度

H0

組合碟簧的自由高度

Hz

無支承面碟簧壓平時(shí)變形量的計(jì)算值 h0 = H0 - t

h0

有支承面碟簧壓平時(shí)變形量的計(jì)算值h0′ = H0 - t′

h0′

支承面寬度

b

單片碟簧壓平時(shí)的計(jì)算高度

Hc

組合碟簧壓平時(shí)的計(jì)算高度

Hzc

單片碟簧的負(fù)荷

F

N

壓平時(shí)的碟簧的負(fù)荷的計(jì)算值

Fc

與變形量fz對(duì)應(yīng)的組合碟簧負(fù)荷

Fz

考慮摩擦?xí)r疊合組合碟簧負(fù)荷

FR

對(duì)應(yīng)于碟簧變形量f1 ，f2 ，f3 ，…… 的負(fù)荷

F1，F(xiàn)2 ，F(xiàn)3 ，……

單片碟簧在f = 0.75 h0 時(shí)的負(fù)荷

Ff = 0.75 h0

與碟簧負(fù)荷F1，F(xiàn)2 ，F(xiàn)3 ，……對(duì)應(yīng)的碟簧高度

F1，F(xiàn)2 ，F(xiàn)3 ，……

mm

單片碟簧的變形量

f

對(duì)應(yīng)于碟簧負(fù)荷F1，F(xiàn)2 ，F(xiàn)3 ，……的變形量

f1 ，f2 ，f3 ，……

不考慮摩擦力時(shí)疊合組合碟簧或?qū)辖M合碟簧的變形量

fz

負(fù)荷降低值（松弛）

ΔF

N

高度減少值（蠕變）

ΔH

mm

對(duì)合組合碟簧中對(duì)合碟簧片數(shù)或疊合組合碟簧中疊合碟簧組數(shù)

i


疊合組合碟簧中碟簧片數(shù)

n

碟簧剛度

F′

N/mm

碟簧變形能

U

N·mm

組合碟簧變形能

UZ

直徑比C = D/d

C


碟簧疲勞破壞時(shí)負(fù)荷循環(huán)次數(shù)

N

摩擦系數(shù)

fM，fR

彈性模量

E

N/mm2

泊松比

μ


計(jì)算系數(shù)

K1，K2 ，K3 ，K4

N/mm2

計(jì)算應(yīng)力

σ

位置OM、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處（見圖1）的計(jì)算應(yīng)力

σOM，σⅠ，σⅡ，σⅢ，σⅣ

kg

變負(fù)荷作用時(shí)計(jì)算上限應(yīng)力

σmax

變負(fù)荷作用時(shí)計(jì)算下限應(yīng)力

σmin

變負(fù)荷作用時(shí)對(duì)應(yīng)于工作行程的計(jì)算應(yīng)力幅

σa

疲勞強(qiáng)度上限應(yīng)力

σr max

疲勞強(qiáng)度下限應(yīng)力

σr min

疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅

σra

質(zhì)量

m

注：中性徑指碟簧截面翻轉(zhuǎn)點(diǎn)（中性點(diǎn)）所在圓直徑。 D0 =（D – d）/ ㏑（D/d）

kg

3、碟簧組合方式

碟簧組合方式分還是為對(duì)合（圖2）及疊合（圖3）兩種，可混合組合（圖4）

圖2對(duì)合組合碟簧

圖3疊合組合碟簧


圖4 可混合對(duì)合組合碟簧

對(duì)于杠桿臂的縮短，可以影響力的大小，所以碟形彈簧就派生出有支承面的碟簧，這樣無支承面碟簧在上下面的支承面的影響下，力增大了。為使標(biāo)準(zhǔn)碟簧力不變，這樣就可以將原有厚度減薄，一來節(jié)約資源，二來減輕重量。所以標(biāo)準(zhǔn)碟簧的支承面寬度一般在D/150左右，其減薄比例為表2：

表 2

厚度比

A

B

C

t`/t

0.94

0.94

0.96

只有碟簧厚度t ≧ 6.5 mm 時(shí)才有應(yīng)用，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定碟簧厚度t≧ 6.5 mm時(shí)是用鍛坯加工的。

③、碟形彈簧f- F特性線不是線性的，不同的h0／t有不同的特性線。

④、碟形彈簧的理論計(jì)算公式與實(shí)際有差異。

例如：B50碟簧計(jì)算和實(shí)測(cè)特性曲線有如圖差異。

其原因有：⒈）碟簧的理論與實(shí)際有不符之處；

⒉）當(dāng)f / h0 > 0.75時(shí)，由于實(shí)際杠桿臂縮短，碟簧負(fù)荷比計(jì)算值要大，這部分的計(jì)算特性曲線與實(shí)測(cè)特性曲線有較大的差別，所以標(biāo)準(zhǔn)對(duì)負(fù)荷的偏差用Ff = 0.75h0考核。

⑤、疊合組合碟簧 FZ = n · F

fz = f

Hz = H0 + (n-1) ·t

⑥、對(duì)合組合碟簧 FZ = F

fz = i · f

Hz = i · H0

⑦、復(fù)合組合碟簧 FZ = n · F

fz = i · f

Hz = i ·[ H0 + (n-1) ]·t

⑧、實(shí)際設(shè)計(jì)與使用中要考慮摩擦力，具體加減系數(shù)可參見GB / T1972-2005。

5、壽命設(shè)計(jì)

碟簧作用負(fù)荷不變或在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只有偶然變化，在規(guī)定壽命內(nèi)變化次數(shù) < 1×10次，稱之為靜載荷。而作用在碟簧上的負(fù)荷在預(yù)加負(fù)荷F1和工作負(fù)荷F2之間循環(huán)變化，在規(guī)定壽命內(nèi)變化次數(shù) > 1×10次，稱之為變負(fù)荷。

靜載荷承載前用壓平負(fù)荷效驗(yàn)Ff = h0產(chǎn)生的σOM ，應(yīng)接近彈簧材料的屈服極限σs ，如用標(biāo)準(zhǔn)中的彈簧鋼，一般σs = 1400–1600 N/mm2。

變載荷的壽命是由Ⅱ處或Ⅲ處的預(yù)載和終載決定的。預(yù)載產(chǎn)生的應(yīng)力為σmin ，終載產(chǎn)生的應(yīng)力為σmax 。

有了這兩個(gè)預(yù)載，根據(jù)不同的厚度，再到GB / T1972-2005標(biāo)準(zhǔn)中三個(gè)疲勞強(qiáng)度曲線圖中找出對(duì)應(yīng)的壽命線域。如圖所示。

圖 6 t < 1.25 mm 碟簧的疲勞強(qiáng)度曲線圖

圖 7 1.25 mm ≤ t ≤ 6 mm 碟簧的疲勞強(qiáng)度曲線圖

圖8 6 mm < t ≤ 16 mm 碟簧的疲勞強(qiáng)度曲線圖

碟形彈簧尺寸極限偏差

一、厚度極限偏差

厚度極限偏差見表1。

表1 厚度極限偏差　　 單位為毫米

組別

t(t’)

極限偏差

1

0.2≤t≤0.6

+0.03

–0.06

0.6＜t＜1.25

+0.03

?0.09

2

1.25≤t≤3.8

+0.04

?0.12

3.8＜t≤6.0

+0.05

?0.15

3

6.0＜t≤14.0

±0.10

二、外徑、內(nèi)徑的極限偏差

碟簧的外徑、內(nèi)徑極限偏差按GB/T1800.4 標(biāo)準(zhǔn)要求，見表2。

碟簧的外徑、內(nèi)徑極限偏差分為Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)。

表2 外徑、內(nèi)徑極限偏差 單位為毫米

外徑或內(nèi)徑

D

d

Ⅰ級(jí)（h12）

Ⅱ級(jí)（h13）

Ⅰ級(jí)（H12）

Ⅱ級(jí)（H13）

＞3～6

0

?0.12

0

?0.18

+0.12

0

+0.18

0

＞6～10

0

?0.15

0

?0.22

+0.15

0

+0.22

0

＞10～18

0

?0.18

0

?0.27

+0.18

0

+0.27

0

＞18～30

0

?0.21

0

?0.33

+0.21

0

+0.33

0

＞30～50

0

?0.25

0

?0.39

+0.25

0

+0.39

0

＞50～80

0

?0.3

0

?0.46

+0.3

0

+0.46

0

＞80～120

0

?0.35

0

?0.54

+0.35

0

+0.54

0

＞120～180

0

?0.4

0

?0.63

+0.4

0

+0.63

0

＞180～250

0

?0.46

0

?0.72

+0.46

0

+0.72

0

三、自由高度極限偏差

表3 單片碟簧的自由高度極限偏差 單位為毫米

組別

t(t’)

極限偏差

1

＜1.25

+0.10

?0.05

2

1.25≤t≤2

+0.15

?0.08

2＜t≤3

+0.20

?0.10

3＜t≤6

+0.30

?0.15

3

6＜t≤16

±0.30

四、碟簧負(fù)荷

碟簧的檢測(cè)負(fù)荷Ft，是在測(cè)試高度Ht=H0-0.75h0這一位置測(cè)得的。碟簧的負(fù)荷極限偏差見表5。如有其他特性要求或測(cè)試組合碟形彈簧，碟簧的負(fù)荷極限偏差應(yīng)由供需雙方協(xié)議商定。

表5 碟簧負(fù)荷極限偏差

組別

t

mm

極限偏差（一級(jí)）

Ft（Ht=H0-0.75h0）

N

極限偏差（二級(jí)）

Ft（Ht=H0-0.75h0）

N

1

t＜1.25

+25%

?7.5%

+30%

-10%

2

1.25≤t≤3

+15%

?7.5%

+20%

?10%

3＜t≤6

+10%

?5%

+15%

-7.5%

3

6＜t≤16

±5%

±10%

碟簧尺寸、型號(hào)、設(shè)計(jì)值

一、A系列尺寸

碟形彈簧：D/t≈18，h0/t≈0.4，E=206000MPa，ν=0.3。

A系列尺寸參數(shù)見表1。

表1　A系列碟簧尺寸

組別

D

mm

d

mm

t或tfa

mm

h0

mm

H0

mm

Ft

N

Ht

mm

σⅡ

MPa

σOM

MPa

s≈0.75h0

s≈h0

1

8

4.2

0.4

0.2

0.6

210

0.45

1218

?1605c

10

5.2

0.5

0.25

0.75

325

0.56

1218

?1595

12.5

6.2

0.7

0.3

1

660

0.77

1382

?1666c

14

7.2

0.8

0.3

1.1

797

0.87

1308

?1551

16

8.2

0.9

0.35

1.25

1013

0.99

1301

?1555

18

9.2

1

0.4

1.4

1254

1.1

1295

?1558

20

10.2

1.1

0.45

1.55

1521

1.21

1290

?1560

2

22.5

11.2

1.25

0.5

1.75

1929

1.37

1296

?1534

25

12.2

1.5

0.55

2.05

2926

1.64

1419

?1622c

28

14.2

1.5

0.65

2.15

2841

1.66

1274

?1562

31.5

16.3

1.75

0.7

2.45

3871

1.92

1296

?1570

35.5

18.3

2

0.8

2.8

5187

2.2

1332

?1611c

40

20.4

2.25

0.9

3.15

6500

2.47

1328

?1595

45

22.4

2.5

1

3.5

7716

2.75

1296

?1534

50

25.4

3

1.1

4.1

11976

3.27

1418

?1659c

56

28.5

3

1.3

4.3

11388

3.32

1274

?1565

63

31

3.5

1.4

4.9

15025

3.85

1296

?1524

71

36

4

1.6

5.6

20535

4.4

1332

?1594

80

41

5

1.7

6.7

33559

5.42

1453

?1679c

90

46

5

2

7

31354

5.5

1295

?1558

100

51

6

2.2

8.2

48022

6.55

1418

?1663c

112

57

6

2.5

8.5

43707

6.62

1239

?1505

3

125

64

8(7.5)

2.6

10.6

85926

8.65

1326

?1708c

140

72

8(7.5)

3.2

11.2

85251

8.8

1284b

?1675c

160

82

10(9.4)

3.5

13.5

138331

10.87

1338

?1753c

180

92

10(9.4)

4

14

125417

11

1201b

?1576

200

102

12(11.25)

4.2

16.2

183020

13.05

1227

?1611d

225

112

12(11.25)

5

17

171016

13.25

1137c

?1489

250

127

14(13.1)

5.6

19.6

248828

15.4

1221c

?1596

a──t的值為標(biāo)稱值。對(duì)于減薄型帶有支承面的碟簧，所需的彈簧負(fù)荷F通過減少單片碟簧的厚度得到（其中s≈0.75h0），然后給出值tf。在尺寸系列A和B的情況下，t'≈0.94×t，在尺寸系列C的情況下，t'≈0.96×t。

b──這個(gè)值是位置Ⅲ處的最大計(jì)算拉應(yīng)力。

c──當(dāng)σOM大于1600MPa時(shí)，應(yīng)按GB/T 1972.1中8.2條規(guī)定，其σⅠ應(yīng)小于3000MPa。

二、B系列尺寸

碟形彈簧：D/t≈28，h0/t≈0.75，E=206000MPa，ν=0.3。

B系列尺寸參數(shù)見表2。

表2　B系列碟簧尺寸

組別

D

mm

d

mm

t或tfa

mm

h0

mm

H0

mm

Ft

N

Ht

mm

σⅡ

MPa

σOM

MPa

s≈0.75h0

s≈h0

1

8

4.2

0.3

0.25

0.55

118

0.36

1312

?1505

10

5.2

0.4

0.3

0.7

209

0.47

1281

?1531

12.5

6.2

0.5

0.35

0.85

294

0.59

1114

?1388

14

7.2

0.5

0.4

0.9

279

0.6

1101

?1293

16

8.2

0.6

0.45

1.05

410

0.71

1109

?1333

18

9.2

0.7

0.5

1.2

566

0.82

1114

?1363

20

10.2

0.8

0.55

1.35

748

0.94

1118

?1386

22.5

11.2

0.8

0.65

1.45

707

0.96

1079

?1276

25

12.2

0.9

0.7

1.6

862

1.07

1023

?1238

28

14.2

1

0.8

1.8

1107

1.2

1086

?1282

2

31.5

16.3

1.25

0.9

2.15

1913

1.47

1187

?1442

35.5

18.3

1.25

1

2.25

1699

1.5

1073

?1258

40

20.4

1.5

1.15

2.65

2622

1.79

1136

?1359

45

22.4

1.75

1.3

3.05

3646

2.07

1144

?1396

50

25.4

2

1.4

3.4

4762

2.35

1140

?1408

56

28.5

2

1.6

3.6

4438

2.4

1092

?1284

63

31

2.5

1.75

4.25

7189

2.94

1088

?1360

71

36

2.5

2

4.5

6725

3

1055

?1246

80

41

3

2.3

5.3

10518

3.57

1142

?1363

90

46

3.5

2.5

6

14161

4.12

1114

?1363

100

51

3.5

2.8

6.3

13070

4.2

1049

?1235

112

57

4

3.2

7.2

17752

4.8

1090

?1284

125

64

5

3.5

8.5

29908

5.87

1149

?1415

140

72

5

4

9

27920

6

1101

?1293

160

82

6

4.5

10.5

41108

7.12

1109

?1333

180

92

6

5.1

11.1

37502

7.27

1035

?1192

3

200

102

8(7.5)

5.6

13.6

76378

9.4

1254

?1409

225

112

8(7.5)

6.5

14.5

70749

9.62

1176

?1267

250

127

10(9.4)

7

17

119050

11.75

1244

?1406

t的值為標(biāo)稱值。對(duì)于減薄型帶有支承面的碟簧，所需的彈簧負(fù)荷F通過減少單片碟簧的厚度得到（其中s≈0.75h0），然后給出值tf。在尺寸系列A和B的情況下，t'≈0.94×t，在尺寸系列C的情況下，t'≈0.96×t。

三、C系列尺寸

碟形彈簧：D/t≈40，h0/t≈1.3，E=206000MPa，ν=0.3。

C系列尺寸參數(shù)見表3。

表3　C系列碟簧尺寸

組別

D

mm

d

mm

t或tfa

mm

h0

mm

H0

mm

Ft

N

Ht

mm

σⅡ

MPa

σOM

MPa

s≈0.75h0

s≈h0

1

8

4.2

0.2

0.25

0.45

38

0.26

1034

?1003

10

5.2

0.25

0.3

0.55

58

0.32

965

?957

12.5

6.2

0.35

0.45

0.8

151

0.46

1278

?1250

14

7.2

0.35

0.45

0.8

123

0.46

1055

?1018

16

8.2

0.4

0.5

0.9

154

0.52

1009

?-988

18

9.2

0.45

0.6

1.05

214

0.6

1106

?1052

20

10.2

0.5

0.65

1.15

254

0.66

1063

?1024

22.5

11.2

0.6

0.8

1.4

246

0.8

1227

?1178

25

12.2

0.7

0.9

1.6

600

0.92

1259

?1238

28

14.2

0.8

1

1.8

801

1.05

1304

?1282

31.5

16.3

0.8

1.05

1.85

687

1.06

1130

?1077

35.5

18.3

0.9

1.15

2.05

832

1.19

1078

?1042

40

20.4

1

1.3

2.3

1017

1.32

1063

?1024

2

45

22.4

1.25

1.6

2.85

1891

1.65

1253

?1227

50

25.4

1.25

1.6

2.85

1550

1.65

1035

?1006

56

28.5

1.5

1.95

3.45

2662

1.99

1218

?1174

63

31

1.8

2.36

4.15

4238

2.39

1351

?1315

71

36

2

2.6

4.6

5144

2.65

1342

?1295

80

41

2.25

2.95

5.2

6613

2.99

1370

?1311

90

46

2.5

3.2

5.7

7684

3.3

1286

?1246

100

51

2.7

3.5

6.2

8609

3.57

1235

?1191

112

57

3

3.9

6.9

10489

3.97

1218

?1174

125

64

3.5

4.5

8

15416

4.62

1318

?1273

140

72

3.8

4.9

8.7

17195

5.02

1249

?1203

160

82

4.3

5.6

9.9

21843

5.7

1238

?1189

180

92

4.8

6.2

11

26442

6.35

1201

?1159

200

102

5.5

7

12.5

36111

7.25

1247

?1213

3

225

112

6.5(6.2)

7.1

13.6

44580

8.27

1137

?1119

250

127

7(6.7)

7.8

14.8

50466

8.95

1116

?1086

t的值為標(biāo)稱值。對(duì)于減薄型帶有支承面的碟簧，所需的彈簧負(fù)荷F通過減少單片碟簧的厚度得到（其中s≈0.75h0），然后給出值tf。在尺寸系列A和B的情況下，t'≈0.94×t，在尺寸系列C的情況下，t'≈0.96×t。



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