[发明专利]一种弧面碟簧及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碟形弹簧技术领域，特别是一种高性能弧面碟簧。

背景技术

作为弹簧技术领域的重要形式，碟簧具有刚度大，行程短的特性，因此，在军工、航空航天、冶金、石化、电力、机械制造、铁路运输和电器控制等领域大量使用。目前广泛使用的结构形式绝大部分是锥型截面、也有少量的锥状梯形截面，虽然这些截面形式的碟簧使用场合有区别，但碟簧的受力特性没有变化，也就是说碟簧从锥状至压平，其形变力变性质基本上是一段连续完整的直线或者曲线，碟簧的上着力点和下支撑点是相对固定不变的。

而在实际使用碟簧中所出现的问题是，由于上着力点和下支撑点的相对固定不变，往往产生碟簧受力的应力和疲劳集中，易导致碟簧在上述两点上产生破裂或者是疲劳强度下降，造成碟簧的早期失效；另一方面，依据碟簧设计规定，安全许用载荷不大于碟簧有效行程的75％，超过则没有安全保证，并会大大减低使用寿命和被迅速破坏的可能，然而现有碟簧没有过载保护的结构设计，实际使用过程中，短期超过许用载荷的情况时有发生，安全无法保障。

因此提高碟簧的可靠性、安全保障性和使用寿命，对现代工业生产和基础制造装备的发展，以及避免经济损失、减少危害有着重要的价值和意义。在2006年5月公开的碟簧发明，其公开号：CN1776247A，是在碟簧本体上设置了阻尼体，目的是使碟簧变形受到阻碍、衰减振动，减轻噪音，虽然也有消除弹簧本身固有频率下的共振作用，但没有解决上述问题。

发明内容

本发明目的是发明一种既能有效防止碟簧在工作时的破裂产生和疲劳强度下降，又能提供过载安全保障的高性能弧面碟簧和使用方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种结构设计新颖、工艺步骤经济和多种使用方法的高性能弧面碟簧。其特征在于，碟簧的截面设计为锥状弧形，弧形是在锥状的基础上凸起或者凹陷，弧形的拱高、弧长是随碟簧的锥高和直径大小而变化，其弧形的拱高小于锥高的1/3；当碟簧对合叠加受力压缩时，由于上下接触面是弧面，碟簧的受力点会随压缩行程的变化由初始的截面边缘向截面的中心点位移，反之，当碟簧拉伸时，其受力点会随拉伸行程的变化由截面的中心点向截面的边缘位移，有效防止了传统碟簧因着力点固定、应力集中所造成的破裂或者是疲劳强度下降问题；另一方面由于高性能弧面碟簧的结构设计是锥度和弧度合成，这与传统碟簧的受力特性有着显著的区别，其压缩的形变力变性质是先锥变后弧变，其回弹的形变力变性质是先弧变后锥变，所表现的线性关系也是有拐点的两个线段，而弧变压平载荷力至少是锥变压平载荷力的1.5倍，也就是说，在许用载荷规定的碟簧有效行程的75％时，高性能弧面碟簧的承载能力至少是传统碟簧的一倍，这就大大提高了碟簧的过载安全保障；极大提高了碟簧的可靠性、安全性和使用寿命，防止重大失效事故和经济损失。图13、14是传统碟簧，高性能弧面碟簧的受力特性曲线的比较。

本发明提供的高性能弧面碟簧的材料来源广泛，可以采用弹簧钢、不锈钢、以及高温镍基合金等材料制备，经济性和应用温度、环境工况宽广，其特征在于，采用工艺步骤为：

第一步，将经过熔炼的金属材料，进行锻打、扎制后退火或者固熔处理，

第二步，采用模具冲压或者车削制碟簧毛坯，放余量0.2-0.5毫米，

第三步，磨削加工至碟簧厚度公差要求，精度为：Ra1.6-3.2

第四步，在压力机上，采用专用复合模具压制成型；，

第五步，依据材料的特性进行预热、淬火、回火热处理，HRC要求41-48，

第六步，强压：用油压机对碟簧单片对合成组，常温强压大于5次；

第七步，用抛丸机对碟簧弧面进行强化处理或者采取时效处理；

第八步，表面防腐、防锈处理。

本发明提供的高性能弧面碟簧的应用方法多样，可以根据现实情况进行多种组合，其特征在于，相同弧形的多个簧片体叠合、对合或者复合。不同弧形的簧片体单个对合，多个相隔叠合，不同弧形的簧片体单个对合，多个相隔叠合。

发明优点效果：

由于本发明具有上述构成，能防止碟簧在工作时的破裂产生和疲劳强度下降，极大提高了碟簧的可靠性和使用寿命；

由于本发明具有上述构成，能提高碟簧的过载安全保障和扩大使用范围，极大提高了碟簧的安全性，有效防止重大失效事故和经济损失。

由于本发明具有上述构成，其经济性和应用温度、环境的工况场合宽广，经济价值高。

附图说明

图1是弧面在锥形基础上向上凸起的弧面碟簧的结构示意图

图2是弧面在锥形基础上向下凹陷的弧面碟簧的结构示意图