Tallriksfjädrar: hög kraft på minimalt utrymme
Share
När en konstruktion behöver mycket kraft men nästan inget utrymme för fjäderväg är en skruvfjäder ofta fel verktyg. En tallriksfjäder, även kallad Belleville-bricka, kan bära flera ton på en yta lika stor som en bricka och med bara några millimeters höjd.
Den här guiden förklarar hur tallriksfjädrar fungerar, hur du läser deras mått och hur du kombinerar dem för att få exakt den kraft och fjäderväg du behöver.
Vad är en tallriksfjäder?
En tallriksfjäder är en konisk, brickformad fjäder. När den belastas axiellt planas konen ut och fjädern lagrar energi. Eftersom materialet belastas över hela skivan ger en tallriksfjäder mycket hög kraft i förhållande till sin storlek, oftast betydligt högre än en tryckfjäder som får plats i samma utrymme.
Typiska användningsområden:
- Skruvförband som ska behålla sin förspänning trots sättningar eller temperaturförändringar
- Ventiler, kopplingar och bromsar
- Förspänning av lager
- Verktyg, stansar och fixturer
- Stötdämpning i tunga maskiner
De viktigaste måtten
Tallriksfjädrar specificeras med några få mått:
| Symbol | Betydelse |
|---|---|
| Do | Ytterdiameter (mm) |
| Di | Innerdiameter (mm) |
| t | Tjocklek (mm) |
| L0 | Obelastad längd: skivans fria höjd (mm) |
| L1 | Belastad längd: provhöjden där kraften anges (mm) |
| F1 | Kraft vid belastad längd L1 (N) |
Fjädervägen till provpunkten är helt enkelt s = L0 - L1.
En viktig skillnad mot skruvfjädrar: en tallriksfjäders kraft ökar inte linjärt med fjädervägen. Därför anges tallriksfjädrar inte med en konstant fjäderkonstant (N/mm). Jämför i stället F1 vid L1 med den kraft och arbetshöjd som din konstruktion kräver.
EN 16983 (tidigare DIN 2093): grupper och serier
De flesta metriska tallriksfjädrar tillverkas enligt eller i likhet med EN 16983, som ersatte den välkända DIN 2093. Standarden delar in tallriksfjädrar på två sätt.
Grupper beror främst på materialtjockleken:
- Grupp 1: t under 1,25 mm
- Grupp 2: t från 1,25 mm upp till och med 6 mm
- Grupp 3: t över 6 mm och upp till 14 mm. Utföranden med bearbetade anliggningsytor har en konstruktivt något reducerad tjocklek t'.
Serier beskriver skivans styvhet:
- Serie A: hög kraft med jämförelsevis kort fjäderväg
- Serie B: medelhög kraft och medellång fjäderväg
- Serie C: lägre kraft med längre fjäderväg
Tillåtna kraft- och måttoleranser beror på grupp och dimension, så kontrollera alltid uppgifterna för den enskilda produkten.
Belleville-fjädrar i tumdimensioner
Utöver det metriska sortimentet finns Belleville-tallriksfjädrar i tumdimensioner. De fyller luckorna mellan de metriska storlekarna och används ofta vid ersättning av amerikanska eller brittiska detaljer.
Byt aldrig en Belleville-fjäder mot en metrisk enbart utifrån diametern. Jämför även tjocklek, obelastad längd, belastad längd och kraft.
Stapling: i serie, parallellt eller både och
Tallriksfjäderns verkliga styrka är att den kan kombineras.
- Parallellt (alla skivor vända åt samma håll): krafterna adderas ungefär, medan fjädervägen är densamma som för en skiva.
- I serie (skivorna växelvis vända): fjädervägen adderas ungefär, medan kraften är densamma som för en skiva.
- Kombinerat: parallella par placerade i serie ger både mer kraft och längre fjäderväg.
Exempel: en tallriksfjäder 50 × 25,4 × 2 mm (serie B, grupp 2) har L0 3,4 mm och F1 = 4 762 N vid L1 2,35 mm, så fjädervägen till provpunkten är 1,05 mm.
| Konfiguration | Ungefärlig kraft | Ungefärlig fjäderväg |
|---|---|---|
| 1 skiva | 4 762 N | 1,05 mm |
| 2 skivor parallellt | cirka 9 500 N | 1,05 mm |
| 4 skivor i serie | 4 762 N | cirka 4,2 mm |
| 4 parallella par i serie (8 skivor) | cirka 9 500 N | cirka 4,2 mm |
Värdena är ungefärliga. Friktionen mellan skivorna ökar för varje extra skiva i en stapel, så använd så få skivor som rimligt och i regel identiska skivor i samma stapel.
Val av material
- Fjäderstål (Ck67, Ck75) och kromvanadinstål 51CrV4: hög hållfasthet för de flesta industriella tillämpningar. De behöver korrosionsskydd; fosfaterade och oljade utföranden ger bara begränsat skydd i torra miljöer.
- Rostfritt stål 1.4310 (AISI 301): passar i fuktiga miljöer, men endast i begränsad omfattning för permanent kontakt med havsvatten eller klorider.
- Rostfritt stål 17-7 PH (1.4568): ett utskiljningshärdande rostfritt stål med hög hållfasthet, väl lämpat för dynamiskt belastade tillämpningar.
Monteringstips
- Använd plana, parallella och tillräckligt hårda anliggningsytor.
- Styr skivorna på inner- eller ytterdiametern med tillräckligt spel.
- Belasta stapeln axiellt och undvik sidokrafter och snedställning.
- Smörj staplade skivor med olja, fett eller torrsmörjmedel.
- Vid dynamisk belastning bör skivorna inte regelbundet tryckas helt plana. Ett mekaniskt stopp kan begränsa fjädervägen.
Så hittar du rätt tallriksfjäder hos AxiSpring
AxiSpring erbjuder närmare 600 tallriksfjädrar, från små Belleville-brickor under 5 mm till tallriksfjädrar enligt EN 16983 med 200 mm ytterdiameter, i fjäderstål, kromvanadinstål och rostfritt stål. I sortimentet för tallriksfjädrar kan du filtrera på ytter- och innerdiameter, tjocklek, obelastad längd L0, kraft F1, standard och material. Varje produktsida har en måttskiss och ett nedladdningsbart datablad.
Osäker på vilken tallriksfjäder eller stapel som passar din konstruktion? Kontakta oss eller fråga Springy, vår fjäderassistent, direkt på sajten.