모터 베어링에 웨이브 스프링을 사용할 때의 문제점

웨이브 스프링이란?

모터 베어링 시스템 배열에서 스프링은 종종 일부 베어링에 예압을 가하는 데 사용됩니다. 대형 모터의 경우 일반적으로 컬럼 스프링이 사용됩니다. 소형 모터의 경우 웨이브 스프링 또는 버터플라이 스프링이 가장 자주 사용됩니다.
웨이브 스프링는 이름에서 알 수 있듯이 물결 모양을 가진 스프링 부품입니다. 일반적으로 하중과 변형이 적고 스프링 강성이 작으며 가해지는 축 방향 힘이 작은 용도에 사용됩니다. 무게가 가볍고 크기가 작아 경량화 및 공간이 제한된 작업장에 적합합니다.

모터 베어링 시스템에서는 베어링에 축방향 하중을 가하여 베어링 소음을 최소화하고 유사 브리넬 홈을 방지하는 역할을 합니다.

• 작업 높이 감소

공간 제약이 있는 애플리케이션에서는 기존의 원형 와이어 스프링에 비해 최대 50%의 공간을 절약할 수 있습니다. 플랫 와이어 스프링을 사용하여 공간을 절약할 수 있습니다. 재료 및 정현파 파형. 그 결과 생산에 필요한 재료 요구량이 줄어들고 스프링이 더 콤팩트해지며 스프링과 부품의 총 중량을 줄일 수 있습니다.

• 설계 유연성

여러 가지 고유한 프로세스를 기반으로 스프링의 모든 측면을 애플리케이션의 요구 사항을 충족하도록 특별히 맞춤화할 수 있습니다. 코일 수, 두께, 끝단 유형, 파형 분포, 소재 유형 등을 모두 사용자의 필요에 맞게 맞춤 설정할 수 있습니다.

• 비용 절감

기존의 원형 와이어 스프링에 비해 작업 높이를 낮출 수 있습니다. 전체 어셈블리의 크기를 줄일 수 있어 생산에 필요한 재료가 줄어들어 더욱 경제적이고 빠르게 제조할 수 있습니다. 외곽 주물이나 가공 부품이 있는 애플리케이션의 경우 웨이브 스프링 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

• 균일한 강도 분포

힘의 고른 분배가 필요한 일반적인 응용 분야는 씰, 밸브 및 부품에 사용되는 플라스틱과 같은 부드러운 소재입니다. 원형 와이어 스프링과 달리 힘을 더 고르게 분산시킬 수 있습니다. 원형 와이어 스프링은 압축 중에 예기치 않게 구부러지거나 변형될 수 있습니다. 높이가 낮아지면 제품 는 유사한 오류를 줄여줍니다. 힘 분배는 애플리케이션의 핵심 문제이며 한쪽 또는 양쪽 끝이 평평한 모양으로 설계할 수 있습니다. 360도 연락하다평평한 끝은 스프링의 힘을 인접한 구성 요소에 더 고르게 분산시킵니다.

• 다용도성

다양한 산업 분야에서 사용할 수 있으며 거의 모든 애플리케이션에 적합합니다. 예시:

유량 밸브: 카운터탑 스프링은 유체 압력이 증가함에 따라 피스톤의 선형 변위를 정밀하게 제어합니다.

압력 릴리프 밸브: 어셈블리 아래의 공기 압력으로 인해 스프링 하중이 증가하여 플레이트가 밀봉 표면에서 강제로 떨어져 압력을 감소시키는 메커니즘을 제공합니다. 압력이 감소하면 스프링이 원래의 작동 높이로 돌아가 장치가 다시 밀봉될 수 있습니다.

표면 밀봉: 압력을 가하여 결합 표면을 정확하게 로드하고 유체를 적절히 밀봉합니다.

진동 아이솔레이터: 아이솔레이터는 일정한 부하에서 디바이스 작동 중 진동을 완화합니다. 정확하고 예측 가능한 하중/처짐 곡선을 제공하는 데 사용됩니다.

웨이브 스프링 표준

이 제품은 주로 샤프트 시스템에서 축 방향 힘을 가하는 데 사용됩니다. 이 스프링의 변형은 축 방향 압축에 의해 발생하는 탄성력입니다. 그 결과 발생하는 탄성력은 실제로 굽힘 변형에 대한 스프링의 내부 저항입니다.

구체적인 파라미터는 JB/T7590 "전기 기계용 스틸 웨이브 스프링의 기술 조건"에서 확인하거나 웨이브 스프링 공급업체로부터 얻을 수 있습니다.
제품의 재질은 스프링 스틸이며 등급은 65Mn이며 표면 산화 처리 후 경도는 45-52HRC 사이입니다.
국가 표준의 크기 범위는 D16-D240이며, 내경은 11.7mm에서 204mm입니다. 이 범위를 초과하는 크기는 추가적인 고려가 필요하거나 대체 방법을 사용해야 합니다.

탄력성 웨이브 스프링

표준에서 웨이브 스프링은 자유 높이 H를 가지고 있음을 쉽게 알 수 있습니다. 동시에 표준 테스트에는 테스트 높이 h가 있습니다. 즉, 스프링이 자유 높이 H에서 테스트 높이 h로 변형 될 때 스프링 힘은 표준에서 주어진 범위 내에 있어야합니다.
실제 작업 조건에서 스프링의 변형이 이 범위를 초과하는 경우 스프링의 힘이 이 범위 내에 있지 않습니다. 이는 많은 모터 제조업체가 직면하는 일반적인 문제입니다. 때로는 스프링 변형이 너무 크거나 너무 작습니다. 소위 너무 크거나 너무 작은 것은 표준의 테스트 높이에 도달하지 않습니다.
한편, 제품의 테스트 후 응력과 인성은 표준에 명시되어 있습니다. 스프링의 탄성 크기는 위 표준에서 테스트 후 최소값의 90% 이상이어야 합니다. 마찬가지로 일정량의 굽힘 후에도 손상이 발생하지 않아야 합니다.
따라서 스프링이 변형 범위 내에 있는 한 단순히 스프링에 압력을 가해도 파손되거나 탄성에 큰 변화가 일어나지 않아야 합니다.

웨이브 스프링 및 모터 베어링의 프리로드

모터 베어링 시스템에서 웨이브 스프링의 기능은 축 방향 및 하중을 가하는 것이므로 이 스프링의 스프링 힘은 적용해야 하는 예압 값과 같아야 합니다. 즉, 테스트 높이(즉, 변형 후 높이)에서의 스프링 힘은 베어링에 필요한 축방향 축력 값의 범위 내에 있어야 합니다.

웨이브 스프링 애플리케이션

• 항공 우주 전기 커넥터

이 장치에 포함된 두 개의 단일 레이어 히치 제품은 압축 시 조인트에 일정한 힘을 가하여 지속적인 연결을 보장합니다.

• 유량 밸브 애플리케이션

유체 압력이 증가하면 스프링이 플런저의 선형 변위를 정밀하게 제어하여 적절한 유체 흐름이 가능하도록 유체 오리피스를 배치합니다.

• 멀티 톱니 절삭 공구

이 커팅 툴은 로케이팅 팁으로 제조된 특수 설계된 제품을 사용합니다. 웨이브 스프링이 절삭 공구의 두 반쪽에 압력을 가해 서로 결합하면서 진동하도록 합니다.

• clique

밸브를 통해 압축 공기가 공급되면 웨이브 스프링이 압축되어 밸브의 유량을 정확하게 조절할 수 있는 일정한 압력을 유지합니다.

• 압력 릴리프 스위칭 밸브

이 스프링을 사용하여 정확한 압력을 얻을 수 있습니다. 이 장치 아래의 공기 압력으로 인해 스프링 하중이 증가하여 플레이트가 밀봉 표면에서 강제로 떨어져 압력 완화 메커니즘을 제공합니다. 스프링에 가해지는 하중이 줄어들면 장치는 다시 밀봉할 준비가 된 것입니다.

• 물 밸브

플랫 와이어 압축 스프링이라고도 하는 웨이브 스프링은 일정한 하중을 유지하고 스핀들의 나사산에 맞물려 밸브 핸들이 회전하는 것을 방지합니다. 핸들이 시계 반대 방향으로 회전하면 스프링의 저항이 증가하여 계속 회전할 가능성이 줄어듭니다.

• 얼굴 씰

결합면을 기준으로 탄소강 표면에 정확하게 하중을 가하여 액체를 적절히 밀봉하도록 압력을 가합니다. 이 제품은 고정된 작동 범위에서 작동하며 정확한 힘을 제공합니다. 필요한 탄성비를 유지하지 못하는 스탬핑 웨이브 와셔를 대체합니다. 탄소강 표면에서 스프링이 제공하는 씰링 표면까지 정확한 압력을 가해야 적절한 씰링을 유지하면서 과도한 마모를 방지할 수 있습니다.

보빈으로 프리로드를 적용할 때 자주 발생하는 문제

• 웨이브 스프링 웨어

일부 엔지니어는 스프링 표면이 열처리되어 베어링 표면에 마모가 발생한다고 생각합니다. 정말 그럴까요? 깊은 홈 볼 베어링의 외륜 경도는 약 56 HRC이고 웨이브 스프링의 경도는 앞서 언급한 것처럼 45-52 HRC이므로 마모가 발생하면 스프링이 더 심해집니다.
그러나 이러한 마모로 인해 웨이브 스프링 따라서 베어링의 예압에 영향을 미칩니다. 그렇다면 스프링이 압축되고 변형된 후에 이러한 마모가 발생하는 이유는 무엇일까요? 이론적으로 베어링의 외륜도 회전하지 않아야 하며, 약간의 크리프가 있더라도 이렇게 심한 마모가 발생해서는 안 됩니다. (외부 링이 회전하는 경우는 예외)
이는 베어링 시스템이 작동 중에 진동하고 있으며, 이 진동 방향에 방사형 및 축 방향 성분이 있을 가능성이 높습니다. 그 결과 베어링 끝면과 스프링 사이에 접촉 마찰이 발생하여 이러한 마모가 발생했습니다.
물론 베어링의 외륜이 심각하게 작동 할 가능성도 있지만이 요소는 외륜을 관찰하면 쉽게 확인할 수 있습니다.

• 웨이브 스프링 파손

웨이브 스프링은 제품 표준을 통해 어느 정도의 인성을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다. 모터의 스프링에 축 방향의 힘을 가하면 합리적인 범위 내에서 스프링이 변형되어도 스프링의 성능이 손상되지 않습니다. 변형 범위를 초과하여 스프링이 탄성을 잃더라도 금속의 탄성을 고려하면 스프링이 부러지지는 않습니다.

금속의 파손은 베어링의 피로와 같은 이유로 처음에 피로로 인해 발생합니다. 종종 전단 응력이 일정 횟수 반복되어 피로로 이어지는 경우가 많습니다.
하나는 전단 응력이고 다른 하나는 재발이라는 두 가지 요인이 관련되어 있습니다. 파형 스프링이 전단 응력에서만 발생하면 피로 골절이 발생하기 어렵습니다. 이는 전단 응력의 상호 발생의 결과임에 틀림없습니다. 모터의 경우 가장 큰 가능성은 모터가 진동 상황에서 작동하고 스프링이 계속 압축, 반동, 다시 압축, 다시 반동을 반복하는 것입니다.

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