CN115076273A - 双锥面碟形弹簧及其弹性结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双锥面碟形弹簧及其弹性结构，属于机械部件制造技术领域；本发明包括：环状结构的本体；所述本体的上下两个侧面均为内凹的锥形面。本发明的双锥面碟形弹簧上下表面均为圆锥面，与其他零件配合时为面配合，不需对配合零件表面强化或增加保护垫，也不会对其他零件表面造成损伤。本发明双锥面碟形弹簧形状外厚内薄，可通过调整与之相配合的压头直径大小，实现在同一变形量的情况下，载荷大小随压头直径大小呈线性关系变化，适应不同性能的设计要求。负载变形特性曲线呈线性关系。当压头直径变化时，可通过线性关系方便的推导出相应的载荷值。

Description

双锥面碟形弹簧及其弹性结构

技术领域

本发明涉及弹簧制造技术，尤其涉及一种双锥面碟形弹簧及其弹性结构，属于机械零部件制造生产技术领域。

背景技术

碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔发明的，其成圆锥形盘状。碟簧多用冷轧或热轧带钢、板材或锻造坯料制造。20世纪30年代，制订了生产、质量标准DIN2092和DIN2093。1980年我国也参照DIN规定制定了相应标准，它规定了碟形弹簧的尺寸系列、技术要求、试验方法、检验规则和设计计算。

碟形弹簧应用广泛，常用于重型机械(如压力机)和大炮，飞机等武器中，作为强力缓冲和减振弹簧，也用作汽车和拖拉机离合器及安全阀的压紧弹簧，以及用作机动器械的储能元件。行程短、所需空间小、刚度大、缓冲吸振能力强、能以小变形承受大载荷的优点，适用于轴向空间较小的场合，因此高铁闸片上多选用碟形弹簧作为支撑摩擦体、吸收制动冲击的弹性元件。

现有技术中的碟形弹簧是物理非线性弹簧，其具有变刚度特性，也存在载荷偏差难以保证的缺点。且碟形弹簧成形后，必须进行淬火、回火处理，热处理硬度在42HRC-52HRC范围内，其他零件与之配合时需强化表面硬度或增加保护垫，防止被其刮伤。

现有技术中的碟形弹簧具有如下不足：

1、与其他零件配合时为线与面接触，因碟形弹簧硬度较高(42HRC-52HRC), 容易对相配合零件表面造成压痕和刮伤。

2、普通碟形弹簧当材料、内径、外径和厚度一定时，负载变形特性曲线只与极限行程和厚度之比值相关，呈非线性关系，计算过程复杂，且载荷偏差难以保证。而且单片碟簧的承载能力是有限的，满足不同的性能设计要求时需成组使用或更改碟形弹簧尺寸设计。

发明内容

本发明提供一种新的双锥面碟形弹簧及其弹性结构，上下表面均为圆锥面，与其他零件配合时为面接触，还可以解决现有技术中其他零件表面造成损伤的技术问题。

本发明的双锥面碟形弹簧及其弹性结构，包括：环状结构的本体；

所述本体的上下两个侧面均为内凹的锥形面。

如上所述的双锥面碟形弹簧，其中，两个锥形面的大小相同，且上下对称设置。

如上所述的双锥面碟形弹簧，其中，两个所述锥形面的延长线均位于所述本体的中心处。

如上所述的双锥面碟形弹簧，其中，所述本体边缘的厚度为A；所述本体具有内孔，内孔的边缘厚度为B；则A：B＝1：0.99-0.01。

如上所述的双锥面碟形弹簧，其中，A：B＝1：0.5-0.1。

本发明还提供一种双锥面碟形弹簧的弹性结构，包括：压头，所述双锥面碟形弹簧；

压头的直径可根据需求调整大小，可位于所述双锥面碟形弹簧的上下两侧。

如上所述的双锥面碟形弹簧的弹性结构，其中，所述压头与所述双锥面碟形弹簧的接触面，为锥形接触面。

如上所述的双锥面碟形弹簧的弹性结构，其中，所述锥形接触面与所述锥形面的锥角相同。

本发明的双锥面碟形弹簧上下表面均为圆锥面，与其他零件配合时为面配合，不需对配合零件表面强化或增加保护垫，也不会对其他零件表面造成损伤。

本发明双锥面碟形弹簧形状外厚内薄，可通过调整与之相配合的压头直径大小，实现在同一变形量的情况下，载荷大小随压头直径大小呈线性关系变化，适应不同性能的设计要求。负载变形特性曲线呈线性关系。当压头直径变化时，可通过线性关系方便的推导出相应的载荷值。

附图说明

图1为本发明实施例双锥面碟形弹簧剖面结构示意图；

图2为本发明实施例双锥面碟形弹簧的实施例结构示意图。

图3为本发明实施例双锥面碟形弹簧的压头直径为定值时的应力曲线图；

图4为本发明实施例双锥面碟形弹簧的压头直径为定值时的载荷曲线图；

图5为本发明实施例双锥面碟形弹簧的下压量为定值时的应力曲线图；

图6为本发明实施例双锥面碟形弹簧的下压量为定值时的载荷曲线图。

具体实施方式

如图1所示，并参考图2；本发明的双锥面碟形弹簧及其弹性结构，包括：环状结构的本体；所述本体的上下两个侧面均为内凹的锥形面。

本发明的双锥面碟形弹簧上下表面均为圆锥面，与其他零件配合时为面配合，不需对配合零件表面强化或增加保护垫，也不会对其他零件表面造成损伤。

进一步的，两个锥形面的大小相同，且上下对称设置。

优选的，两个所述锥形面的延长线均位于所述本体的中心处。

如表1所示，双锥面碟形弹簧任意厚度t与之相应直径D的比为常数，表面应力分布是均匀的。

当压头直径(D0)设为定值，载荷与下压量(h)呈线性关系，应力与下压量也呈线性关系。具图如图3和图4所示。

双锥面碟簧载荷、应力数据(压头直径Φ17.8)

序号	下压量(mm)	载荷(N)	应力(MPa)
				1	0.05	103.7	53.64
2	0.1	204.1	105.2
				3	0.15	311.2	159.4
4	0.2	421.1	214.8
				5	0.25	532.2	270
6	0.3	643.9	326.4
				7	0.35	755.8	382.7
8	0.4	867.8	439
				9	0.45	980	495.3
10	0.5	1100	551.9

表1

如图3和图4，本发明双锥面碟形弹簧形状外厚内薄，可通过调整与之相配合的压头直径大小，实现在同一变形量的情况下，载荷大小随压头直径大小呈线性关系变化，适应不同性能的设计要求。负载变形特性曲线呈线性关系。当压头直径变化时，可通过线性关系方便的推导出相应的载荷值。

本实施例的双锥面碟形弹簧，其中，所述本体边缘的厚度为A；所述本体具有内孔，内孔的边缘厚度为B；则A：B＝1：0.99-0.01。

优选的，A：B＝1：0.5-0.1。

本发明实施例的双锥面碟形弹簧的弹性结构，包括：压头，以及上述双锥面碟形弹簧；压头的直径可根据需求调整大小，可位于所述双锥面碟形弹簧的上下两侧。

进一步的，为了避免磨损压头，所述压头与所述双锥面碟形弹簧的接触面，为锥形接触面。

优选的，其中，所述锥形接触面与所述锥形面的结构相同。

如表2所示，下压量(h)设为定值，载荷与压头直径(D0)呈线性关系，应力与压头直径也呈线性关系。具图如图5和图6所示。

双锥面碟簧载荷、应力数据(压头下压量0.5mm)

序号	直径(mm)	载荷(N)	应力(MPa)
				1	16.8	981.8	534.5
2	17	1004	537.5
				3	17.2	1027	541.3
4	17.4	1051	544.8
				5	17.6	1075	548.5
6	17.8	1100	551.9
				7	18	1126	555.8
8	18.2	1153	560.2
				9	18.4	1181	564.5
10	18.6	1209	568.9

表2

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为：整体结构，并配合本发明各个实施例所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种双锥面碟形弹簧，其特征在于，包括：环状结构的本体；

所述本体的上下两个侧面均为内凹的锥形面。

2.根据权利要求1所述的双锥面碟形弹簧，其特征在于，两个锥形面的大小相同，且上下对称设置。

3.根据权利要求2所述的双锥面碟形弹簧，其特征在于，两个所述锥形面的延长线均位于所述本体的中心处。

4.根据权利要求3所述的双锥面碟形弹簧及其弹性结构，其特征在于，所述本体边缘的厚度为A；所述本体具有内孔，内孔的边缘厚度为B；则A：B＝1：0.99-0.01。

5.根据权利要求4所述的双锥面碟形弹簧及其弹性结构，其特征在于，A：B＝1：0.5-0.1。

6.一种双锥面碟形弹簧的弹性结构，其特征在于，包括：压头，以及权利要求1-5任一所述双锥面碟形弹簧；

压头的直径可根据需求调整大小，可位于所述双锥面碟形弹簧的上下两侧。

7.根据权利要求6所述的双锥面碟形弹簧的弹性结构，其特征在于，所述压头与所述双锥面碟形弹簧的接触面，为锥形接触面。

8.根据权利要求7所述的双锥面碟形弹簧的弹性结构，其特征在于，所述锥形接触面与所述锥形面的锥角相同。

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