A Belleville alátét megfelelő kiválasztásához három paraméternek kell megfelelnie az alkalmazásnak: a DIN sorozat (amely meghatározza az erő-elhajlás görbét), az anyagvastagság és a halmozási konfiguráció . Gyakori hiba, hogy ezeket az alátéteket egyszerű, nagy teherbírású rugókként kezelik. A valóságban egyetlen alátét viselkedése drasztikusan megváltozik a magasság és a vastagság aránya alapján. Az alátét teljes lelapításához olyan erőre van szükség, amely akár háromszor nagyobb is lehet, mint a kezdeti lehajlási terhelés, ami gyakran a kötés meghibásodásához vezet, ha nem vesszük figyelembe a tervezési fázisban.
A DIN EN 16983 sorozatú rendszer megértése
Belleville alátétek nem egy mindenki számára megfelelő termék. Az örökölt DIN 2093 szabvány, amely immár a DIN EN 16983-ba is beépül, az alátéteket három különálló sorozatba sorolja méretarányuk alapján. A sorozat betűje közvetlenül jelzi az alátét merevségi profilját. Az A sorozatú alátét használata érzékeny alumínium karimában beágyazódást és deformációt okoz, míg a C sorozatú alátét nem biztosít elegendő maradék szorítóterhelést ahhoz, hogy megakadályozza az önlazulást vibrációs környezetben.
| Terhelés-elhajlási jellemzők a DIN EN 16983 sorozat szerint | |||
| sorozat | h0/t arány (kb.) | Erőgörbe alakzat | Tipikus alkalmazás |
| sorozat A | ~0.4 | Majdnem lineáris, nagy erő | Nagy teherbírás, korlátozott hely |
| sorozat B | ~0,75 | Progresszív, standard | Általános gépészet, termikus kerékpározás |
| sorozat C | ~1.3 | Regresszív (majdnem lapos középszakasz) | Állandó terhelés széles elhajlási tartományban |
A B sorozat igáslóként szolgál a legtöbb rezgésállóságot igénylő csavarkötéshez. Ha egy B sorozatú alátétet lelapít a rendelkezésre álló teljes alakváltozás 75%-ára, a terhelésnövekedés stabil és kiszámítható. A C sorozatú alátétek egyedülállóan alkalmasak a dinamikus termikus környezetekre, mivel jelentős axiális tágulást képesek elnyelni a csavarból anélkül, hogy a szorítóerőt annyira megsokszoroznák, hogy a rögzítőelem bepattanjon.
A csavar megfelelő méretének kiszámítása
Az alátét fizikai geometriájának meg kell egyeznie a csavar szárával és az illeszkedő felülettel. Ez három kritikus méretellenőrzést foglal magában. Először is, az alátét belső átmérőjének minimális hézaggal kell megtisztítania a csavarmenet fő átmérőjét; a hanyag illeszkedés itt excentrikus terhelést okoz. Másodszor, az alátét külső átmérője határozza meg a befogott anyag csapágyfeszültségét. Ha az alátét alatti felület puha, a nyomófolyáshatár túllépése a beágyazás ellazulásához vezet. Harmadszor, az alátét vastagsága és a kúp magassága terheletlen állapotban meghatározza, hogy mennyire tudja összenyomni, mielőtt megszilárdul. Nem engedheti meg, hogy a Belleville alátét elérje a lapos helyzetét normál üzemi terhelés mellett; legalább biztonsági ráhagyást kell hagynia A teljes elhajlási út 10-15%-a hogy megakadályozzuk a szilárd érintkezést.
Az alátét azonosítója a csavar méretével
A szabványos metrikaméretek csoportosítva vannak. Az M8-as csavarokhoz tervezett alátét belső átmérője általában körülbelül 8,4 mm. Hengerelt meneteket használó szerkezeti alkalmazásoknál azonban a csavartest tényleges átmérője valamivel a névleges alatt lehet. Ellenőrizze a következő párosításokat alapként:
- Az M6 csavarhoz alátét átmérője ~6,4 mm, külső átmérője általában 12,5 mm vagy 14 mm.
- Az M12 csavarhoz alátét átmérője ~13 mm, külső átmérője általában 23 mm vagy 28 mm.
- Az M20 csavarhoz ~21 mm átmérőjű alátét szükséges, külső átmérője általában 36 mm vagy 40 mm.
A túlméretezett OD kiválasztása nagyobb területen oszlatja el a reakcióerőt, csökkentve a felületi nyomást. Ez kritikus fontosságú üvegszálas karimák vagy puha alumínium rögzítésekor, ahol a felületi feszültségnek az alatt kell maradnia 100 MPa .
Egymásra rakható konfigurációk és tavaszi árfolyamaik
A halmozás átalakítja egyetlen alátét teljesítményhatárát. A három alapvető halmozási elrendezés teljesen eltérő terhelés-elhajlás azonosságot eredményez. A párhuzamos köteg megsokszorozza az adott elhajláshoz szükséges erőt, míg a soros köteg megsokszorozza az adott erőhöz rendelkezésre álló teljes lehajlást. Ezeket összekeverve progresszív rugórendszer jön létre, térdponttal az ívben.
Párhuzamos halmozás a megnövelt erő érdekében
Azonos alátéteket helyezzen be egymásba, mindegyik azonos irányban. Két párhuzamos alátét megduplázza a kimenő erőt ugyanazon elhajlás mellett. Öt párhuzamos alátét megötszörözi az erőt. A beágyazott kúpok közötti súrlódás azonban növeli a hiszterézist. A gyakorlatban a négy alátétből álló köteg párhuzamosan a súrlódási veszteség körülbelül 6-8% az elméleti lineáris szorzáshoz képest. Az illeszkedő felületek molibdén-diszulfid pasztával való kenése szükséges a három alátétnél nagyobb párhuzamos kötegek kiszámítható nyomaték-előterhelési konverziójához.
Sorozat halmozás hosszú utazáshoz
Változtassa meg az egyes alátétek tájolását, hogy egymással szemben álljanak. Két soros alátét megduplázza a teljes eltérítési kapacitást azonos erőszint mellett. A sorozatban lévő négyes halom négyszeres utazást biztosít. Ez az elrendezés ideális a ciklikus hőtágulást tapasztaló csavaros karima feszültség alatti megterheléséhez. A köteg úgy működik, mint egy megfelelő rugó, fenntartva a szorító terhelést a több milliméterrel kitágul és összehúzódó résnél.
Vegyes halmozás a progresszív görbékhez
Kombinálja a párhuzamos alátétkészletet egy soros alátétkészlettel. Egy tipikus konfiguráció a "hármas párhuzamos, kettős sorozatú" verem. Ez azt jelenti, hogy három alátét egymásba van ágyazva (párhuzamosan), majd a három fészek közül kettő egymással szemben (sorozat). A rugógörbe kezdetben a párhuzamos hármasok merev, nagy erejű útját követi. Ha a csukló kissé szétválik a túlterhelés hatására, a soros ellenállás bekapcsol, és a rugósebesség drasztikusan enyhül, megakadályozva a csavarfeszesség éles kiugrását, amely egyébként kifáradást okozna.
Anyagválasztás és korróziós interfészek
Az alátét nem nemesfémje határozza meg a kifáradási élettartamát és a korrózióállóságát. A szabványos szénacél (C67S, 1.5014) 42-48 HRC-ig edzett és edzett a beltéri alkalmazások többségét lefedi. Kültéri szerkezeti csavarozáshoz vagy tengeri környezethez AISI 316 rozsdamentes acél vagy Inconel 718 szükséges, de ezek szakítószilárdsága jelentősen csökken az ötvözött rugóacélhoz képest.
| Anyag | Keménységi tartomány | Max üzemi hőm | Korrózióállóság |
|---|---|---|---|
| C67S (1,5014) | 42-48 HRC | 120°C (lemez nélkül) | Alacsony (bevonatot igényel) |
| 51CrV4 (1,8159) | 45-51 HRC | 180 °C | Alacsony-közepes |
| AISI 316 (1.4401) | ~35 HRC max | 280 °C | Magas (kloridálló) |
| Inconel 718 | 36-44 HRC | 600°C | Kiváló |
Soha ne párosítson kemény szénacél Belleville alátétet puha rozsdamentes acél csavarral, közbenső edzett lapos alátét nélkül. A rugós alátét kúpos éle beleütközik a csavarcsapágy felületébe, és feszültségemelőt hoz létre, amely kifáradási repedéseket okoz. Vékony, felületkeményített lapos alátét ferde furattal védi a csavarfej-filé sugarát.
Előfeszítés beállítása Belleville alátétekkel
A forgatónyomaték használata a Belleville-köteg előfeszítésére nem megbízható, mivel a rugó eltérítése, nem a nyomaték határozza meg a szorítóerőt. A helyes módszer az, hogy kiszámítja a rugó elhajlását a kívánt előfeszítés mellett, majd addig húzza meg, amíg meg nem méri a fizikai alakváltozást. Egyetlen, 2,15 mm-es teljes mozgású B sorozatú alátétet célozhat meg 1,5 mm-es kitérés (az út 70%-a) a névleges síkterhelés eléréséhez. Ezt mérőórával vagy mélységmikrométerrel ellenőrizzük, amely a befogott lemezek közötti hézagot méri. Ha az alátétsor el van rejtve, használjon hidraulikus feszítést, vagy mérje meg ultrahanggal a csavarfeszülést. Ha csak egy nyomatékkulcsra hagyatkozik, az előfeszítési szóródáshoz vezethet ±25% , amely gyakran meghaladja az alátét rugalmas munkatartományát.
A gyakori hibamódok elkerülése
A kifáradási hiba általában az alátét belső szélénél kezdődik, ahol a húzógyűrűs feszültségek összenyomódás közben koncentrálódnak. Az alátét homorú felületének súrlódása késlelteti a repedés kialakulását. Győződjön meg arról, hogy a csapágyfelület a belső átmérőhöz képest mentes az éles sorjától vagy hegesztési fröccsenéstől. A csavarszáron lévő sorja vágószerszámként működik, bemetszve az alátét furatát, és törési eredetet generál. Egy másik figyelmen kívül hagyott hiba a fordított halmozás. Ha egyetlen alátétet véletlenül megfordítanak, a csukló teljesen elveszíti rugó funkcióját, és lapos csuklóvá válik, amely azonnal meglazul. Az összeszerelés után mindig jelölje meg a párhuzamos kötegek külső peremét festéktollal, hogy az ellenőrzött alátét szemmel látható legyen.
Alkalmazási ellenőrzőlista erős vibrációjú kötésekhez
A terv véglegesítése előtt ellenőrizze ezt az öt pontot. Először is, a csavar befogott hosszának elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy az alátét elhajlása a kötés teljes rugalmasságának jelentős hányadát képezze. Másodszor, az alátétet nem szabad szilárdra lapítani maximális üzemi terhelés mellett. Harmadszor, a csapágyfelületet meg kell keményíteni, vagy lapos alátéttel védeni kell. Negyedszer, a párhuzamos alátétek száma nem haladhatja meg a négyet a súrlódás miatti leértékelés nélkül. Ötödször, az anyagnak ki kell bírnia a környezet felső hőmérsékleti határát anélkül, hogy elveszítené a türelmét. Ezen ellenőrzések bármelyikének hiánya veszélyezteti azt az alapvető okot, hogy a Belleville alátétet válasszuk az osztott záralátét helyett, amely kismértékű beágyazás után elveszíti feszültségét.
