Hướng dẫn lựa chọn máy giặt Belleville: Định cỡ, xếp hàng và xếp chồng

Tìm hiểu về hệ thống dòng DIN EN 16983

máy giặt Belleville không phải là một sản phẩm phù hợp với tất cả. Tiêu chuẩn DIN 2093 cũ, hiện được đưa vào DIN EN 16983, phân loại vòng đệm thành ba dòng riêng biệt dựa trên tỷ lệ kích thước của chúng. Dòng chữ trực tiếp cho bạn biết thông tin về độ cứng của máy giặt. Sử dụng vòng đệm loạt A trong mặt bích nhôm nhạy cảm sẽ gây ra hiện tượng nhúng và biến dạng, trong khi vòng đệm Dòng C có thể không cung cấp đủ tải kẹp dư để ngăn chặn khả năng tự nới lỏng trong môi trường rung.

Series B đóng vai trò là thiết bị phù hợp cho hầu hết các mối nối bắt vít yêu cầu khả năng chống rung. Khi bạn làm phẳng máy giặt Series B tới 75% tổng độ võng có sẵn của nó, mức tăng tải sẽ ổn định và có thể dự đoán được. Vòng đệm dòng C đặc biệt phù hợp với môi trường nhiệt động vì chúng có thể hấp thụ sự giãn nở dọc trục đáng kể từ bu lông mà không cần nhân lực kẹp đủ để kẹp chặt dây buộc.

Tính toán kích thước chính xác cho bu lông

Hình dạng vật lý của vòng đệm phải phù hợp với thân bu lông và bề mặt tiếp xúc. Điều này liên quan đến ba lần kiểm tra chiều quan trọng. Đầu tiên, đường kính trong của vòng đệm phải cách đường kính chính của ren bu lông với một khe hở tối thiểu; sự lắp đặt cẩu thả ở đây gây ra tải trọng lệch tâm. Thứ hai, đường kính ngoài của vòng đệm quyết định ứng suất chịu lực lên vật liệu được kẹp. Nếu bề mặt bên dưới vòng đệm mềm, vượt quá cường độ chảy nén sẽ dẫn đến hiện tượng giãn nở. Thứ ba, độ dày của máy giặt và chiều cao hình nón ở trạng thái không tải xác định bạn có thể nén nó bao xa trước khi nó cứng lại. Bạn không thể để máy giặt Belleville đạt đến vị trí phẳng dưới tải hoạt động bình thường; bạn phải để lại một giới hạn an toàn ít nhất 10-15% tổng hành trình lệch để tránh tiếp xúc rắn.

Khớp ID máy giặt với kích thước bu lông

Kích thước số liệu tiêu chuẩn được nhóm lại. Vòng đệm được thiết kế cho bu lông M8 thường có đường kính trong khoảng 8,4mm. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng kết cấu sử dụng ren cuộn, đường kính thân bu lông thực tế có thể thấp hơn danh nghĩa một chút. Kiểm tra các cặp sau đây làm cơ sở:

• Bu lông M6 yêu cầu ID vòng đệm ~6,4mm, OD thường là 12,5mm hoặc 14mm.
• Bu lông M12 yêu cầu ID vòng đệm ~13mm, OD thường là 23mm hoặc 28mm.
• Bu lông M20 yêu cầu ID vòng đệm ~21mm, OD thường là 36mm hoặc 40mm.

Việc chọn OD quá khổ sẽ truyền lực phản ứng trên một diện tích lớn hơn, làm giảm áp suất bề mặt. Điều này rất quan trọng khi kẹp mặt bích bằng sợi thủy tinh hoặc nhôm mềm, nơi ứng suất bề mặt phải ở mức dưới 100 MPa .

Cấu hình xếp chồng và tỷ lệ mùa xuân của chúng

Xếp chồng làm thay đổi ranh giới hiệu suất của một máy giặt. Ba cách sắp xếp xếp chồng cơ bản tạo ra các nhận dạng độ lệch tải hoàn toàn khác nhau. Một ngăn xếp song song nhân lực cần thiết cho một độ võng nhất định, trong khi một ngăn xếp nối tiếp nhân tổng độ lệch có sẵn cho một lực nhất định. Việc trộn lẫn những thứ này sẽ tạo ra một hệ thống lò xo tiến bộ với điểm đầu gối trên đường cong.

Xếp chồng song song để tăng lực

Lồng các vòng đệm giống hệt nhau vào nhau, tất cả đều được định hướng theo cùng một cách. Hai vòng đệm song song sẽ tăng gấp đôi lực tạo ra cho cùng một độ lệch. Năm vòng đệm song song tăng gấp năm lần lực. Tuy nhiên, ma sát giữa các hình nón lồng vào nhau làm tăng độ trễ. Trong thực tế, một chồng bốn vòng đệm song song sẽ tạo ra một mất ma sát khoảng 6-8% so với phép nhân tuyến tính lý thuyết. Bôi trơn các bề mặt tiếp xúc bằng chất dán molybdenum disulfide là cần thiết để chuyển đổi mô-men xoắn thành tải trước có thể dự đoán được trong các ngăn xếp song song vượt quá ba vòng đệm.

Xếp hàng loạt cho hành trình dài

Thay đổi hướng của mỗi máy giặt để chúng đối diện nhau. Hai vòng đệm nối tiếp sẽ tăng gấp đôi tổng khả năng biến dạng ở cùng một mức lực. Một chồng bốn chiếc nối tiếp mang lại quãng đường di chuyển gấp bốn lần. Sự sắp xếp này lý tưởng cho việc nạp trực tiếp mặt bích bắt vít trải qua quá trình giãn nở nhiệt theo chu kỳ. Ngăn xếp hoạt động giống như một lò xo tuân thủ, duy trì tải kẹp trên một khoảng trống mở rộng và co lại vài mm.

Xếp chồng hỗn hợp cho các đường cong lũy tiến

Kết hợp một bộ vòng đệm song song với một bộ vòng đệm nối tiếp. Cấu hình điển hình là ngăn xếp "ba chuỗi song song, chuỗi kép". Điều này có nghĩa là ba vòng đệm được lồng vào nhau (song song), sau đó hai trong số ba vòng đệm đó đối diện nhau (loạt). Đường cong lò xo ban đầu đi theo đường đi cứng và chịu lực cao của các bộ ba song song. Nếu khớp bị tách ra một chút khi quá tải, chuỗi đối lập sẽ ăn khớp và tốc độ lò xo giảm đi đáng kể, ngăn chặn sự tăng đột ngột của lực căng bu-lông có thể gây ra hiện tượng mỏi.

Lựa chọn vật liệu và giao diện ăn mòn

Kim loại cơ bản của máy giặt quyết định tuổi thọ mỏi và khả năng chống ăn mòn của nó. Thép carbon tiêu chuẩn (C67S, 1.5014) được tôi và tôi luyện đến 42-48 HRC bao gồm phần lớn các ứng dụng trong nhà. Đối với bu lông kết cấu ngoài trời hoặc môi trường biển, cần có thép không gỉ AISI 316 hoặc Inconel 718, nhưng chúng có độ cứng kéo giảm đáng kể so với thép lò xo hợp kim.

Không bao giờ ghép nối máy giặt Belleville bằng thép carbon cứng với bu lông bằng thép không gỉ mềm mà không có máy giặt phẳng được làm cứng ở mức trung gian. Mép hình côn của vòng đệm lò xo sẽ ​​dồn vào bề mặt ổ trục bu lông, tạo ra lực tăng ứng suất gây ra các vết nứt do mỏi. Vòng đệm phẳng mỏng, được làm cứng bề mặt với lỗ vát bảo vệ bán kính phi lê của đầu bu lông.

Cài đặt tải trước với vòng đệm Belleville

Việc sử dụng mô-men xoắn để đặt tải trước trên ngăn xếp Belleville là không đáng tin cậy vì độ lệch của lò xo chứ không phải mô-men xoắn xác định lực kẹp. Phương pháp đúng là tính toán độ võng của lò xo ở mức tải trước mong muốn, sau đó siết chặt cho đến khi đo được độ lệch vật lý đó. Đối với một máy giặt Series B có tổng hành trình 2,15 mm, bạn có thể nhắm mục tiêu Độ lệch 1,5mm (70% hành trình) để đạt được tải phẳng định mức. Điều này được xác minh bằng đồng hồ quay số hoặc micromet độ sâu đo khe hở giữa các tấm được kẹp. Nếu cụm máy giặt bị ẩn, hãy sử dụng lực căng thủy lực hoặc đo độ căng của bu lông bằng siêu âm. Chỉ dựa vào cờ lê lực có thể dẫn đến sự phân tán tải trước của ±25% , thường vượt quá phạm vi làm việc đàn hồi của máy giặt.

Tránh các chế độ lỗi phổ biến

Phá hủy do mỏi thường bắt đầu ở mép trong của vòng đệm, nơi tập trung ứng suất kéo của đai trong quá trình nén. Việc bắn xuyên qua bề mặt lõm của vòng đệm sẽ làm chậm quá trình hình thành vết nứt. Đảm bảo bề mặt ổ trục so với đường kính trong không có gờ sắc hoặc vết hàn. Một gờ trên thân bu lông đóng vai trò như một công cụ cắt, ghi điểm vào lỗ vòng đệm và tạo ra điểm gốc gãy. Một thất bại khác bị bỏ qua là việc xếp chồng ngược. Nếu một vòng đệm vô tình bị lật, khớp sẽ mất hoàn toàn chức năng lò xo và trở thành khớp phẳng và có thể bị lỏng ngay lập tức. Luôn đánh dấu vành ngoài của các ngăn xếp song song bằng bút sơn sau khi lắp ráp để có thể nhìn thấy rõ vòng đệm đảo ngược trong quá trình kiểm tra.

Danh sách kiểm tra ứng dụng cho các mối nối có độ rung cao

Trước khi hoàn thiện một thiết kế, hãy xác minh năm điểm này. Đầu tiên, chiều dài kẹp của bu lông phải đủ để độ lệch của vòng đệm là một phần có ý nghĩa trong tổng độ đàn hồi của khớp. Thứ hai, máy giặt không được bị phẳng khi tải trọng tối đa. Thứ ba, bề mặt ổ trục phải được làm cứng hoặc bảo vệ bằng vòng đệm phẳng. Thứ tư, số lượng vòng đệm song song không được vượt quá bốn mà không làm giảm ma sát. Thứ năm, vật liệu phải chịu được giới hạn nhiệt độ trên của môi trường mà không bị mất bình tĩnh. Việc thiếu bất kỳ bước kiểm tra nào trong số này sẽ ảnh hưởng đến lý do cơ bản để chọn máy giặt Belleville thay vì máy giặt có khóa chia đôi, làm mất lực căng sau một lượng nhúng nhỏ.