Tallerkenfjærer: høy kraft på minimal plass
Share
Når en konstruksjon trenger mye kraft, men nesten ikke har plass til fjærvei, er en skruefjær ofte feil verktøy. En tallerkenfjær, også kalt Belleville-skive, kan bære flere tonn på en flate like stor som en skive og med bare noen få millimeter høyde.
Denne guiden forklarer hvordan tallerkenfjærer fungerer, hvordan du leser målene deres, og hvordan du kombinerer dem for å få akkurat den kraften og fjærveien du trenger.
Hva er en tallerkenfjær?
En tallerkenfjær er en konisk, skiveformet fjær. Når den belastes aksialt, flates konen ut og fjæren lagrer energi. Fordi materialet belastes over hele skiven, gir en tallerkenfjær svært høy kraft i forhold til størrelsen, som regel langt høyere enn en trykkfjær som får plass på samme sted.
Typiske bruksområder:
- Skrueforbindelser som skal holde forspenningen til tross for setninger eller temperaturendringer
- Ventiler, koblinger og bremser
- Forspenning av lagre
- Verktøy, stanser og fiksturer
- Støtdemping i tunge maskiner
De viktigste målene
Tallerkenfjærer spesifiseres med noen få mål:
| Symbol | Betydning |
|---|---|
| Do | Utvendig diameter (mm) |
| Di | Innvendig diameter (mm) |
| t | Tykkelse (mm) |
| L0 | Ubelastet lengde: skivens frie høyde (mm) |
| L1 | Belastet lengde: prøvehøyden der kraften er angitt (mm) |
| F1 | Kraft ved belastet lengde L1 (N) |
Fjærveien til prøvepunktet er ganske enkelt s = L0 - L1.
En viktig forskjell fra skruefjærer: kraften i en tallerkenfjær øker ikke lineært med fjærveien. Derfor angis tallerkenfjærer ikke med en konstant fjærstivhet (N/mm). Sammenlign i stedet F1 ved L1 med kraften og arbeidshøyden konstruksjonen din krever.
EN 16983 (tidligere DIN 2093): grupper og serier
De fleste metriske tallerkenfjærer produseres etter eller tilsvarende EN 16983, som erstattet den velkjente DIN 2093. Standarden deler inn tallerkenfjærer på to måter.
Grupper avhenger hovedsakelig av materialtykkelsen:
- 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 opptil 14 mm. Utførelser med bearbeidede anleggsflater har en konstruktivt noe redusert tykkelse t'.
Serier beskriver skivens stivhet:
- Serie A: høy kraft med forholdsvis kort fjærvei
- Serie B: middels kraft og middels fjærvei
- Serie C: lavere kraft med lengre fjærvei
Tillatte kraft- og måltoleranser avhenger av gruppe og dimensjon, så sjekk alltid opplysningene for det enkelte produktet.
Belleville-fjærer i tommemål
I tillegg til det metriske sortimentet finnes Belleville-tallerkenfjærer i tommemål. De fyller hullene mellom de metriske størrelsene og brukes ofte ved erstatning av amerikanske eller britiske deler.
Bytt aldri en Belleville-fjær med en metrisk bare ut fra diameteren. Sammenlign også tykkelse, ubelastet lengde, belastet lengde og kraft.
Stabling: i serie, parallelt eller begge deler
Den virkelige styrken til tallerkenfjærer er at de kan kombineres.
- Parallelt (alle skiver vendt samme vei): kreftene legges omtrent sammen, mens fjærveien er den samme som for én skive.
- I serie (skivene vekselvis vendt): fjærveien legges omtrent sammen, mens kraften er den samme som for én skive.
- Kombinert: parallelle par plassert i serie gir både mer kraft og lengre fjærvei.
Eksempel: en tallerkenfjær 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 fjærveien til prøvepunktet er 1,05 mm.
| Konfigurasjon | Omtrentlig kraft | Omtrentlig fjærvei |
|---|---|---|
| 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 |
Verdiene er omtrentlige. Friksjonen mellom skivene øker for hver ekstra skive i en stabel, så bruk så få skiver som rimelig og som regel identiske skiver i samme stabel.
Valg av materiale
- Fjærstål (Ck67, Ck75) og kromvanadiumstål 51CrV4: høy fasthet for de fleste industrielle bruksområder. De trenger korrosjonsbeskyttelse; fosfaterte og oljede utførelser gir bare begrenset beskyttelse i tørre miljøer.
- Rustfritt stål 1.4310 (AISI 301): egnet i fuktige miljøer, men bare i begrenset grad for permanent kontakt med sjøvann eller klorider.
- Rustfritt stål 17-7 PH (1.4568): et utskillingsherdende rustfritt stål med høy fasthet, godt egnet for dynamisk belastede bruksområder.
Monteringstips
- Bruk plane, parallelle og tilstrekkelig harde anleggsflater.
- Styr skivene på inner- eller ytterdiameteren med tilstrekkelig klaring.
- Belast stabelen aksialt og unngå sidekrefter og skjevstilling.
- Smør stablede skiver med olje, fett eller tørrsmøremiddel.
- Ved dynamisk belastning bør skivene ikke jevnlig trykkes helt flate. Et mekanisk stopp kan begrense fjærveien.
Slik finner du riktig tallerkenfjær hos AxiSpring
AxiSpring tilbyr nesten 600 tallerkenfjærer, fra små Belleville-skiver under 5 mm til tallerkenfjærer etter EN 16983 med 200 mm utvendig diameter, i fjærstål, kromvanadiumstål og rustfritt stål. I sortimentet for tallerkenfjærer kan du filtrere på utvendig og innvendig diameter, tykkelse, ubelastet lengde L0, kraft F1, standard og materiale. Hver produktside har en målskisse og et nedlastbart datablad.
Usikker på hvilken tallerkenfjær eller stabel som passer konstruksjonen din? Kontakt oss eller spør Springy, vår fjærassistent, direkte på nettstedet.