Problemi con l'uso di molle ad onda nei cuscinetti per motori

Cos'è una molla a onda

Nei sistemi di supporto del motore, le molle sono spesso utilizzate per applicare il precarico ad alcuni cuscinetti. Per i motori di grandi dimensioni si utilizzano generalmente molle a colonna. Per i motori più piccoli si utilizzano soprattutto molle a onda o a farfalla.
Molla d'ondacome dice il nome, sono componenti elastici di forma ondulata. Di solito vengono utilizzati in applicazioni in cui il carico e la deformazione sono ridotti, la rigidità della molla è piccola e la forza assiale applicata è ridotta. La loro leggerezza e le dimensioni ridotte li rendono adatti alla riduzione del peso e agli ambienti di lavoro in cui lo spazio è limitato.

Nei sistemi di cuscinetti per motori, serve ad applicare carichi assiali ai cuscinetti per ridurne al minimo la rumorosità e per evitare la pseudo-indentazione Brinell.

• Altezza di lavoro ridotta

Nelle applicazioni con limiti di spazio, consentono di risparmiare fino a 50% di spazio rispetto alle tradizionali molle a filo tondo. Il risparmio di spazio può essere ottenuto con l'uso di molle piatte. materiale e forme d'onda sinusoidali. Di conseguenza, la produzione richiede meno materiale, la molla è più compatta e il peso totale della molla e dei componenti può essere ridotto.

• Flessibilità progettuale

Grazie a una serie di processi unici, qualsiasi aspetto della molla può essere personalizzato per soddisfare i requisiti dell'applicazione. Il numero di spire, lo spessore, il tipo di estremità, la distribuzione della forma d'onda e il tipo di materiale possono essere personalizzati in base alle esigenze dell'utente.

• Risparmiare sui costi

Consente un'altezza di lavoro inferiore rispetto alle tradizionali molle a filo tondo. Consente di ridurre le dimensioni dell'intero gruppo e di produrre meno materiale, rendendo la produzione più economica e veloce. Per le applicazioni con fusioni perimetrali esterne o parti lavorate, è possibile realizzare risparmi significativi sui costi delle molle a onda.

• Distribuzione uniforme della forza

Le applicazioni più comuni che richiedono una distribuzione uniforme della forza sono i materiali morbidi come le materie plastiche utilizzate nelle guarnizioni, nelle valvole e nei componenti. A differenza delle molle a filo tondo, consente una distribuzione più uniforme della forza. Durante la compressione, le molle a filo tondo possono piegarsi o deformarsi inaspettatamente. L'altezza ridotta di prodotti riduce errori simili. La distribuzione della forza è un aspetto chiave dell'applicazione e può essere progettata per avere una forma piatta a una o entrambe le estremità. Con 360 gradi di contattoLe estremità piatte distribuiscono la forza della molla in modo più uniforme sui componenti adiacenti.

• Versatilità

Possono essere utilizzati in diversi settori e sono adatti a quasi tutte le applicazioni. Esempio:

Valvole di flusso: Le molle da banco controllano con precisione lo spostamento lineare del pistone all'aumentare della pressione del fluido.

Valvole di scarico della pressione: La pressione dell'aria sotto il gruppo provoca un aumento del carico della molla, allontanando la piastra dalla superficie di tenuta e fornendo così un meccanismo di riduzione della pressione. Una volta ridotta la pressione, la molla ritorna all'altezza di lavoro originale, consentendo all'unità di sigillare nuovamente.

Superfici di tenuta: Applicano una pressione per caricare accuratamente le superfici di accoppiamento, sigillando correttamente il fluido.

Isolatori di vibrazioni: Sotto carico costante, gli isolatori smorzano le vibrazioni durante il funzionamento del dispositivo. Vengono utilizzati per fornire una curva di carico/deformazione precisa e prevedibile.

Standard della molla ad onda

I prodotti sono utilizzati principalmente per applicare una forza assiale in un sistema di alberi. La deformazione di questa molla è la forza elastica generata dalla compressione assiale. La forza elastica risultante è in realtà la resistenza interna della molla alla deformazione a flessione.

I parametri specifici sono riportati nel documento JB/T7590 "Technical Conditions of Steel Wave Springs for Electric Machines" (Condizioni tecniche delle molle ad onda in acciaio per macchine elettriche) o possono essere ottenuti dai fornitori di molle ad onda.
Il materiale dei prodotti è acciaio per molle, il grado è 65Mn, dopo il trattamento di ossidazione superficiale, la sua durezza è compresa tra 45-52HRC.
La gamma di dimensioni previste dallo standard nazionale è D16-D240 e i diametri interni vanno da 11,7 mm a 204 mm. Le dimensioni che superano questo intervallo richiedono ulteriori considerazioni o l'uso di metodi alternativi.

Elasticità di sorgenti d'onda

Dalla norma si evince facilmente che le molle a onda hanno un'altezza libera H. Allo stesso tempo, nella prova standard c'è un'altezza di prova h. In altre parole, quando la molla viene deformata dall'altezza libera H all'altezza di prova h, la forza della molla deve essere compresa nell'intervallo indicato dalla norma.
Se la deformazione della molla supera questo intervallo nelle reali condizioni di lavoro, la forza della molla non rientra in questo intervallo. Si tratta di un problema comune a molti produttori di motori. A volte la deformazione della molla è troppo grande, a volte troppo piccola. Il cosiddetto troppo grande o troppo piccolo non raggiunge l'altezza di prova prevista dalla norma.
D'altra parte, lo stress post-test e la tenacità dei prodotti sono specificati nella norma. La dimensione dell'elasticità della molla non deve essere inferiore a 90% del valore minimo dopo il test previsto dallo standard di cui sopra. Allo stesso modo, dopo una certa quantità di flessione, non deve verificarsi alcun danno.
Pertanto, la semplice applicazione di una pressione sulla molla non dovrebbe provocare rotture o un'enorme variazione dell'elasticità, purché si rientri nel campo di deformazione.

Precarico delle molle ad onda e dei cuscinetti del motore

Poiché la funzione della molla a onda nel sistema di cuscinetti del motore è quella di applicare un carico assiale, la forza della molla deve essere pari al valore di precarico da applicare. In altre parole, la forza della molla all'altezza di prova (cioè all'altezza dopo la deformazione) deve essere compresa nell'intervallo del valore di precarico assiale richiesto per il cuscinetto.

Applicazioni della molla ad onda

• Connettori elettrici aerospaziali

I due prodotti di aggancio monostrato di questo dispositivo esercitano una forza costante sul giunto quando vengono compressi, garantendo una connessione continua.

• Applicazioni delle valvole di flusso

Quando la pressione del fluido aumenta, la molla controlla con precisione lo spostamento lineare dello stantuffo, che posizionerà l'orifizio del fluido per consentirne il corretto flusso.

• Utensili da taglio a più denti

L'utensile da taglio utilizza un prodotto appositamente progettato e realizzato con una punta di localizzazione. La molla a onda esercita una pressione sulle due metà dell'utensile da taglio, legandole insieme e consentendo loro di oscillare.

• cricca

Quando l'aria compressa viene applicata attraverso la valvola, la molla a onda si comprime per mantenere accuratamente una certa pressione che regolerà con precisione il flusso dalla valvola.

• Valvola di commutazione della pressione

La pressione esatta si ottiene grazie a questa molla. La pressione dell'aria sotto questo dispositivo fa aumentare il carico della molla, allontanando la piastra dalla superficie di tenuta e fornendo così un meccanismo di scarico della pressione. Quando il carico applicato alla molla si riduce, l'unità è di nuovo pronta a sigillare.

• valvola dell'acqua

Le molle a onda, note anche come molle a compressione a filo piatto, impediscono alla maniglia della valvola di ruotare mantenendo un carico costante e impegnando le filettature sul mandrino. Quando la maniglia ruota in senso antiorario, la resistenza della molla aumenta, riducendo la probabilità che la rotazione continui.

• guarnizione frontale

Applicano la pressione per sigillare correttamente i liquidi applicando con precisione il carico alle superfici in acciaio al carbonio in base alle superfici di accoppiamento. I prodotti operano in un intervallo operativo fisso e forniscono una forza esatta. Sostituiscono le rondelle a onda stampata che non mantengono il necessario rapporto di elasticità. La pressione esatta deve essere applicata dalla superficie in acciaio al carbonio alla superficie di tenuta fornita dalla molla per evitare un'usura eccessiva e mantenere una tenuta corretta.

Problemi spesso riscontrati nell'applicazione dei precarichi con le bobine

• Usura della molla ad onda

Alcuni ingegneri pensano che le superfici delle molle siano trattate termicamente e che quindi si verifichi un'usura sulle superfici dei cuscinetti. È davvero così? La durezza dell'anello esterno dei cuscinetti radiali rigidi a sfere è di circa 56 HRC, mentre la durezza delle molle a onda è di 45-52 HRC, come detto in precedenza; pertanto, quando si verifica l'usura, le molle subiscono un danno maggiore.
Tuttavia, tale usura è dannosa per la molla dell'onda e quindi al precarico del cuscinetto. Allora perché si verifica questa usura dopo che la molla è stata compressa e deformata? In teoria, anche l'anello esterno del cuscinetto non dovrebbe ruotare e, anche se c'è un leggero scorrimento, non dovrebbe verificarsi un'usura così grave. (Con l'eccezione dell'anello esterno in rotazione)
È molto probabile che il sistema di cuscinetti vibri durante il funzionamento e che la direzione di questa vibrazione abbia componenti radiali e assiali. Di conseguenza, si è verificato un attrito di contatto tra l'estremità del cuscinetto e la molla, con conseguente usura.
Naturalmente esiste anche la possibilità che l'anello esterno del cuscinetto sia seriamente in funzione, ma questo fattore può essere facilmente individuato osservando l'anello esterno.

• Rottura della molla dell'onda

Dalle norme sui prodotti sappiamo che le molle a onda hanno un certo grado di tenacità. Se si applica una forza assiale a una molla in un motore, la deformazione della molla entro un intervallo ragionevole non danneggia la capacità della molla. Anche se l'intervallo di deformazione viene superato e la molla perde la sua capacità elastica, non si romperà considerando l'elasticità del metallo.

Le fratture nei metalli sono inizialmente causate dalla fatica, per lo stesso motivo della fatica nei cuscinetti. Spesso le sollecitazioni di taglio si ripetono per un certo numero di volte, portando alla fatica.
I fattori coinvolti sono due: uno è la sollecitazione di taglio e l'altro è la ricorrenza. Se la forma d'onda è una molla solo in presenza di una sollecitazione di taglio, è difficile che si verifichi una frattura per fatica. Questo deve essere il risultato del verificarsi reciproco della sollecitazione di taglio. Per i motori, la possibilità maggiore è che il motore lavori in una situazione di vibrazione e che la molla continui a comprimersi, a rimbalzare, a comprimersi di nuovo e a rimbalzare di nuovo.

prodotti correlati

Molla dell'onda nidificata

Molla ad onda lineare