Problèmes liés à l'utilisation de ressorts ondulés dans les paliers de moteur

Qu'est-ce qu'un ressort ondulatoire ?

Dans les systèmes de paliers de moteurs, des ressorts sont souvent utilisés pour appliquer une précharge à certains paliers. Pour les moteurs de grande taille, on utilise généralement des ressorts à colonnes. Pour les moteurs plus petits, on utilise le plus souvent des ressorts ondulés ou des ressorts papillon.
Ressort ondulécomme leur nom l'indique, sont des composants de ressort qui ont une forme ondulée. Ils sont généralement utilisés dans des applications où la charge et la déformation sont faibles, où la rigidité du ressort est faible et où la force axiale appliquée est faible. Leur poids léger et leur petite taille les rendent adaptés à la réduction du poids et aux lieux de travail où l'espace est limité.

Dans les systèmes de roulements de moteur, il sert à appliquer des charges axiales aux roulements afin de minimiser le bruit des roulements et d'éviter l'indentation pseudo Brinell.

• Hauteur de travail réduite

Dans les applications où l'espace est limité, ils permettent de gagner jusqu'à 50% d'espace par rapport aux ressorts traditionnels en fil rond. Des économies d'espace peuvent être réalisées grâce à l'utilisation de ressorts plats. matériel et des formes d'ondes sinusoïdales. Par conséquent, la production nécessite moins de matériaux, le ressort est plus compact et le poids total du ressort et de ses composants peut être réduit.

• Flexibilité de conception

Grâce à un certain nombre de procédés uniques, chaque aspect du ressort peut être spécifiquement adapté pour répondre aux exigences de l'application. Le nombre de spires, l'épaisseur, le type d'extrémités, la distribution de la forme d'onde et le type de matériau peuvent tous être personnalisés en fonction des besoins de l'utilisateur.

• Économiser des coûts

Il permet d'abaisser la hauteur de travail par rapport aux ressorts en fil rond traditionnels. Il permet de réduire la taille de l'ensemble de l'assemblage, ce qui nécessite moins de matière à produire et rend la fabrication plus économique et plus rapide. Pour les applications comportant des pièces moulées ou usinées sur le périmètre extérieur, il est possible de réaliser des économies significatives sur les coûts des ressorts ondulés.

• Distribution uniforme de la force

Les applications courantes qui nécessitent une répartition uniforme de la force sont les matériaux souples tels que les plastiques utilisés dans les joints, les vannes et les composants. Contrairement aux ressorts en fil rond, il permet une répartition plus uniforme de la force. Lors de la compression, les ressorts en fil rond peuvent se plier ou se déformer de manière inattendue. La hauteur réduite des des produits réduit les erreurs similaires. La répartition de la force est une question clé de l'application, et il peut être conçu pour avoir une forme plate à l'une ou aux deux extrémités. Avec 360 degrés de contactLes extrémités plates répartissent la force du ressort de manière plus uniforme sur les composants adjacents.

• Polyvalence

Ils peuvent être utilisés dans une variété d'industries et conviennent à presque toutes les applications. Exemple :

Vannes de débit : Des ressorts de comptoir contrôlent avec précision le déplacement linéaire du piston lorsque la pression du fluide augmente.

Soupapes de sûreté : La pression de l'air sous l'assemblage provoque une augmentation de la charge du ressort, ce qui éloigne la plaque de la surface d'étanchéité, fournissant ainsi un mécanisme de réduction de la pression. Une fois la pression réduite, le ressort revient à sa hauteur de fonctionnement initiale, ce qui permet à l'unité d'assurer à nouveau l'étanchéité.

Surfaces d'étanchéité : Ils appliquent une pression pour charger avec précision les surfaces d'accouplement, ce qui permet de sceller correctement le fluide.

Isolateurs de vibration : Sous une charge constante, les isolateurs amortissent les vibrations pendant le fonctionnement de l'appareil. Ils sont utilisés pour fournir une courbe de charge/déformation précise et prévisible.

Normes relatives aux ressorts ondulés

Les produits sont principalement utilisés pour appliquer une force axiale dans un système d'arbre. La déformation de ce ressort est la force élastique générée par la compression axiale. La force élastique résultante est en fait la résistance interne du ressort à la déformation par flexion.

Les paramètres spécifiques peuvent être trouvés dans le document JB/T7590 "Conditions techniques des ressorts ondulés en acier pour machines électriques" ou obtenus auprès des fournisseurs de ressorts ondulés.
Les produits sont fabriqués en acier à ressort, de qualité 65Mn. Après un traitement d'oxydation de la surface, leur dureté est comprise entre 45 et 52HRC.
Dans la norme nationale, leur taille est comprise entre D16 et D240, et leur diamètre intérieur entre 11,7 mm et 204 mm. Les tailles dépassant cette fourchette nécessitent un examen plus approfondi ou l'utilisation de méthodes alternatives.

Élasticité des ressorts ondulés

Il est facile de voir dans la norme que les ressorts ondulés ont une hauteur libre H. En même temps, dans l'essai normalisé, il y a une hauteur d'essai h. C'est-à-dire que lorsque le ressort est déformé de la hauteur libre H à la hauteur d'essai h, la force du ressort doit se situer dans la fourchette indiquée par la norme.
Si la déformation du ressort dépasse cette plage dans les conditions de travail réelles, la force du ressort n'est pas comprise dans cette plage. Il s'agit d'un problème courant rencontré par de nombreux fabricants de moteurs. La déformation du ressort est parfois trop importante, parfois trop faible. Ce que l'on appelle trop grand ou trop petit n'atteint pas la hauteur d'essai prévue par la norme.
D'autre part, la contrainte post-test et la ténacité des produits sont spécifiées dans la norme. La taille de l'élasticité du ressort ne doit pas être inférieure à 90% de la valeur minimale après l'essai dans la norme susmentionnée. De même, après un certain degré de flexion, aucun dommage ne doit se produire.
Par conséquent, le simple fait d'appliquer une pression sur le ressort ne devrait pas entraîner de rupture ou de modification importante de l'élasticité, pour autant qu'elle se situe dans la plage de déformation.

Précharge des ressorts ondulatoires et des paliers de moteur

Étant donné que la fonction du ressort ondulé dans le système de roulement du moteur est d'appliquer une charge axiale, la force de ce ressort doit être égale à la valeur de précharge qui doit être appliquée. En d'autres termes, la force du ressort à la hauteur d'essai (c'est-à-dire la hauteur après déformation) doit se situer dans la plage de la valeur de précharge axiale requise pour le palier.

Applications des ressorts ondulés

• Connecteurs électriques pour l'aérospatiale

Les deux produits d'accrochage à couche unique de ce dispositif exercent une force constante sur l'articulation lorsqu'ils sont comprimés, ce qui garantit une connexion continue.

• Applications des vannes de débit

Lorsque la pression du fluide augmente, le ressort contrôle précisément le déplacement linéaire du plongeur, ce qui positionne l'orifice du fluide pour permettre un écoulement correct du fluide.

• Outils de coupe multi-dents

L'outil de coupe utilise un produit spécialement conçu qui est fabriqué avec une pointe de localisation. Le ressort ondulé exerce une pression sur les deux moitiés de l'outil de coupe, les liant l'une à l'autre tout en leur permettant d'osciller.

• clique

Lorsque de l'air comprimé est appliqué à travers la soupape, le ressort ondulé se comprime pour maintenir avec précision une certaine pression qui régulera précisément le débit de la soupape.

• Soupape de commutation de décharge de pression

La pression exacte est obtenue grâce à ce ressort. La pression de l'air sous ce dispositif fait augmenter la charge du ressort, ce qui éloigne la plaque de la surface d'étanchéité, fournissant ainsi un mécanisme de décharge de pression. Lorsque la charge appliquée au ressort est réduite, l'unité est à nouveau prête à sceller.

• vanne d'eau

Les ressorts ondulés, également connus sous le nom de ressorts de compression à fil plat, empêchent la poignée de la vanne de tourner en maintenant une charge constante et en s'engageant dans le filetage de l'axe. Lorsque la poignée tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la résistance du ressort augmente, ce qui réduit la probabilité d'une rotation continue.

• joint d'étanchéité

Ils exercent une pression pour assurer l'étanchéité des liquides en appliquant avec précision une charge sur des surfaces en acier au carbone en fonction des surfaces d'accouplement. Les produits fonctionnent sur une plage de fonctionnement fixe et fournissent une force exacte. Ils remplacent les rondelles ondulées estampées qui ne conservent pas le rapport d'élasticité nécessaire. La pression exacte doit être appliquée de la surface en acier au carbone à la surface d'étanchéité fournie par le ressort afin d'éviter une usure excessive tout en maintenant une bonne étanchéité.

Problèmes souvent rencontrés lors de l'application de précharges avec des bobines

• Usure du ressort d'onde

Certains ingénieurs pensent que les surfaces des ressorts sont traitées thermiquement et que, par conséquent, les surfaces des roulements s'useront. Est-ce vraiment le cas ? La dureté de la bague extérieure des roulements à billes est d'environ 56 HRC, alors que la dureté des ressorts ondulés est de 45-52 HRC, comme indiqué précédemment.
Cependant, cette usure est préjudiciable à la vague printemps et donc à la précharge du roulement. Alors pourquoi une telle usure se produit-elle après que le ressort a été comprimé et déformé ? Théoriquement, la bague extérieure du roulement ne devrait pas tourner non plus, et même s'il y a un léger fluage, une usure aussi importante ne devrait pas se produire. (A l'exception de la bague extérieure qui tourne)
Il est fort probable que le système de roulement vibre pendant son fonctionnement et que la direction de cette vibration peut avoir des composantes radiales et axiales. Par conséquent, un frottement de contact s'est produit entre la face frontale du roulement et le ressort et une telle usure s'est produite.
Bien entendu, il est également possible que la bague extérieure du roulement soit sérieusement endommagée, mais ce facteur peut être facilement constaté en observant la bague extérieure.

• Déferlante de vagues

Les normes applicables aux produits nous apprennent que les ressorts ondulés présentent un certain degré de ténacité. Si une force axiale est appliquée à un ressort dans un moteur, la déformation du ressort dans une plage raisonnable n'endommage pas la capacité du ressort. Même si la plage de déformation est dépassée et que le ressort perd sa capacité élastique, il ne se cassera pas compte tenu de l'élasticité du métal.

Les ruptures dans les métaux sont d'abord causées par la fatigue, pour la même raison que la fatigue dans les roulements. Souvent, les contraintes de cisaillement sont répétées un certain nombre de fois, ce qui conduit à la fatigue.
Deux facteurs entrent en jeu : la contrainte de cisaillement et la récurrence. Si le ressort de la forme d'onde n'est soumis qu'à une contrainte de cisaillement, il est difficile d'obtenir une fracture par fatigue. Cela doit être le résultat de l'occurrence réciproque de la contrainte de cisaillement. Pour les moteurs, la plus grande possibilité est que le moteur fonctionne dans une situation de vibration et que le ressort continue à se comprimer, à rebondir, à se comprimer à nouveau et à rebondir à nouveau.

Produits connexes

Ressort ondulé imbriqué

Ressort ondulé linéaire