Tallerkenfjedre: høj kraft på minimal plads
Share
Når en konstruktion kræver meget kraft, men næsten ikke har plads til fjedervej, er en skruefjeder ofte det forkerte valg. En tallerkenfjeder, også kaldet Belleville-skive, kan bære flere tons på et areal på størrelse med en skive og med kun få millimeters højde.
Denne guide forklarer, hvordan tallerkenfjedre fungerer, hvordan du læser deres mål, og hvordan du kombinerer dem for at få præcis den kraft og fjedervej, du har brug for.
Hvad er en tallerkenfjeder?
En tallerkenfjeder er en konisk, skiveformet fjeder. Når den belastes aksialt, flades konussen ud, og fjederen lagrer energi. Fordi materialet belastes over hele skiven, giver en tallerkenfjeder en meget høj kraft i forhold til sin størrelse, typisk langt højere end en trykfjeder, der kan være på samme plads.
Typiske anvendelser:
- Boltesamlinger, der skal bevare forspændingen trods sætninger eller temperaturændringer
- Ventiler, koblinger og bremser
- Forspænding af lejer
- Værktøj, stanseværktøj og fiksturer
- Stødabsorbering i tunge maskiner
De vigtigste mål
Tallerkenfjedre specificeres med få mål:
| Symbol | Betydning |
|---|---|
| Do | Ydre diameter (mm) |
| Di | Indre diameter (mm) |
| t | Tykkelse (mm) |
| L0 | Ubelastet længde: skivens frie højde (mm) |
| L1 | Belastet længde: prøvehøjden, hvor kraften er angivet (mm) |
| F1 | Kraft ved belastet længde L1 (N) |
Fjedervejen til prøvepunktet er ganske enkelt s = L0 - L1.
En vigtig forskel fra skruefjedre: kraften i en tallerkenfjeder stiger ikke lineært med fjedervejen. Derfor angives tallerkenfjedre ikke med en konstant fjederkonstant (N/mm). Sammenlign i stedet F1 ved L1 med den kraft og arbejdshøjde, din konstruktion kræver.
EN 16983 (tidligere DIN 2093): grupper og serier
De fleste metriske tallerkenfjedre fremstilles efter eller svarende til EN 16983, som erstattede den velkendte DIN 2093. Standarden inddeler tallerkenfjedre på to måder.
Grupper afhænger primært af materialetykkelsen:
- Gruppe 1: t under 1,25 mm
- Gruppe 2: t fra 1,25 mm til og med 6 mm
- Gruppe 3: t over 6 mm og op til 14 mm. Udførelser med bearbejdede anlægsflader har en konstruktivt lidt reduceret tykkelse t'.
Serier beskriver skivens stivhed:
- Serie A: høj kraft med forholdsvis kort fjedervej
- Serie B: middel kraft og middel fjedervej
- Serie C: lavere kraft med længere fjedervej
Tilladte kraft- og måltolerancer afhænger af gruppe og dimension, så kontrollér altid oplysningerne for det enkelte produkt.
Belleville-fjedre i tommemål
Ud over det metriske sortiment findes Belleville-tallerkenfjedre i tommemål. De udfylder hullerne mellem de metriske størrelser og bruges ofte ved udskiftning af amerikanske eller britiske dele.
Udskift aldrig en Belleville-fjeder med en metrisk alene ud fra diameteren. Sammenlign også tykkelse, ubelastet længde, belastet længde og kraft.
Stabling: i serie, parallelt eller begge dele
Tallerkenfjederens virkelige styrke er, at den kan kombineres.
- Parallelt (alle skiver vendt samme vej): kræfterne lægges omtrent sammen, mens fjedervejen er den samme som for én skive.
- I serie (skiverne skiftevis vendt): fjedervejen lægges omtrent sammen, mens kraften er den samme som for én skive.
- Kombineret: parallelle par placeret i serie giver både mere kraft og længere fjedervej.
Eksempel: en tallerkenfjeder 50 × 25,4 × 2 mm (serie B, gruppe 2) har L0 3,4 mm og F1 = 4.762 N ved L1 2,35 mm, så fjedervejen til prøvepunktet er 1,05 mm.
| Konfiguration | Omtrentlig kraft | Omtrentlig fjedervej |
|---|---|---|
| 1 skive | 4.762 N | 1,05 mm |
| 2 skiver parallelt | ca. 9.500 N | 1,05 mm |
| 4 skiver i serie | 4.762 N | ca. 4,2 mm |
| 4 parallelle par i serie (8 skiver) | ca. 9.500 N | ca. 4,2 mm |
Værdierne er omtrentlige. Friktionen mellem skiverne øges for hver ekstra skive i en stabel, så brug så få skiver som rimeligt og som regel identiske skiver i samme stabel.
Valg af materiale
- Fjederstål (Ck67, Ck75) og kromvanadiumstål 51CrV4: høj styrke til de fleste industrielle anvendelser. De kræver korrosionsbeskyttelse; fosfaterede og olierede udførelser giver kun begrænset beskyttelse i tørre miljøer.
- Rustfrit stål 1.4310 (AISI 301): egnet til fugtige miljøer, men kun i begrænset omfang til permanent kontakt med havvand eller klorider.
- Rustfrit stål 17-7 PH (1.4568): et udskillelseshærdende rustfrit stål med høj styrke, velegnet til dynamisk belastede anvendelser.
Monteringstips
- Brug plane, parallelle og tilstrækkeligt hårde anlægsflader.
- Styr skiverne på inder- eller yderdiameteren med tilstrækkeligt spillerum.
- Belast stablen aksialt, og undgå sidekræfter og skævstilling.
- Smør stablede skiver med olie, fedt eller tørsmøremiddel.
- Ved dynamisk belastning bør skiverne ikke jævnligt trykkes helt flade. Et mekanisk stop kan begrænse fjedervejen.
Sådan finder du den rigtige tallerkenfjeder hos AxiSpring
AxiSpring tilbyder næsten 600 tallerkenfjedre, fra små Belleville-skiver under 5 mm til tallerkenfjedre efter EN 16983 med 200 mm ydre diameter, i fjederstål, kromvanadiumstål og rustfrit stål. I sortimentet af tallerkenfjedre kan du filtrere på ydre og indre diameter, tykkelse, ubelastet længde L0, kraft F1, standard og materiale. Hver produktside har en målskitse og et datablad til download.
Usikker på, hvilken tallerkenfjeder eller stabel der passer til din konstruktion? Kontakt os eller spørg Springy, vores fjederassistent, direkte på sitet.