Problemen met het gebruik van golfveren in motorlagers

Wat is een golfveer

In motorlagersystemen worden vaak veren gebruikt om voorspanning toe te passen op sommige lagers. Voor grote motoren worden meestal kolomveren gebruikt. Voor kleinere motoren worden meestal golfveren of vlinderveren gebruikt.
Golf veers zijn, zoals de naam al zegt, veerelementen met een golvende vorm. Meestal worden ze gebruikt in toepassingen waar de belasting en vervorming klein zijn, de veerstijfheid klein en de toegepaste axiale kracht klein. Door hun lichte gewicht en kleine afmetingen zijn ze geschikt voor gewichtsreductie en werkplekken waar de ruimte beperkt is.

In motorlagersystemen dient het om axiale krachten op de lagers uit te oefenen om het lagergeluid te minimaliseren en om pseudo Brinell-insufficiëntie te vermijden.

• Verminderde werkhoogte

In toepassingen met beperkte ruimte besparen ze tot 50% ruimte in vergelijking met traditionele veren met ronde draad. Ruimtebesparing kan worden gerealiseerd door het gebruik van platte materiaal en sinusvormige golfvormen. Daardoor is er minder materiaal nodig voor de productie, is de veer compacter en kan het totale gewicht van de veer en de onderdelen worden verlaagd.

• Ontwerp flexibiliteit

Op basis van een aantal unieke processen kan elk aspect van de veer specifiek worden afgestemd op de vereisten van de toepassing. Het aantal windingen, de dikte, het type uiteinden, de golfvormverdeling en het type materiaal kunnen allemaal worden aangepast aan de behoeften van de gebruiker.

• Kosten besparen

Het maakt een lagere werkhoogte mogelijk in vergelijking met traditionele veren met ronde draad. De hele assemblage kan kleiner worden gemaakt, waardoor minder materiaal nodig is om te produceren en de productie economischer en sneller verloopt. Voor toepassingen met buitenste omtrek gietstukken of machinaal bewerkte onderdelen kunnen aanzienlijke besparingen op de kosten van golfveren worden gerealiseerd.

• Uniforme sterkteverdeling

Veel voorkomende toepassingen waarbij een gelijkmatige krachtverdeling nodig is, zijn zachte materialen zoals kunststoffen die worden gebruikt in afdichtingen, kleppen en onderdelen. In tegenstelling tot veren met ronde draad zorgt dit voor een gelijkmatigere verdeling van de kracht. Tijdens compressie kunnen veren met ronde draad onverwacht buigen of vervormen. De kleinere hoogte van producten vermindert soortgelijke fouten. Krachtverdeling is een belangrijk toepassingsprobleem en het kan worden ontworpen met een vlakke eindvorm aan één of beide uiteinden. Met 360 graden contactDe platte uiteinden verdelen de veerkracht gelijkmatiger over de aangrenzende onderdelen.

• Veelzijdigheid

Ze kunnen in verschillende industrieën worden gebruikt en zijn geschikt voor bijna alle toepassingen. Voorbeeld:

Doorstroomkleppen: Tegendrukveren regelen nauwkeurig de lineaire verplaatsing van de zuiger naarmate de vloeistofdruk toeneemt.

Drukontlastingskleppen: Luchtdruk onder de assemblage veroorzaakt een toename van de veerbelasting, waardoor de plaat van het afdichtingsoppervlak wordt geduwd, waardoor een mechanisme voor drukvermindering ontstaat. Zodra de druk is verminderd, keert de veer terug naar zijn oorspronkelijke werkhoogte, waardoor de eenheid weer kan afdichten.

Afdichtende oppervlakken: Ze oefenen druk uit om de samenkomende oppervlakken nauwkeurig te belasten, waardoor de vloeistof goed wordt afgedicht.

Trillingsisolatoren: Onder constante belasting dempen isolatoren de trillingen tijdens de werking van het apparaat. Ze worden gebruikt om een nauwkeurige en voorspelbare belastings-/doorbuigingscurve te verkrijgen.

Golfveerstandaarden

De producten worden voornamelijk gebruikt om een axiale kracht uit te oefenen in een assysteem. De vervorming van deze veer is de elastische kracht die wordt opgewekt door axiale compressie. De resulterende elastische kracht is in feite de interne weerstand van de veer tegen buigvervorming.

De specifieke parameters zijn te vinden in JB/T7590 "Technische voorwaarden voor stalen golfveren voor elektrische machines" of verkrijgbaar bij leveranciers van golfveren.
Het materiaal van de producten is verenstaal, de kwaliteit is 65Mn, na oppervlakte oxidatie behandeling is de hardheid tussen 45-52HRC.
Het maatbereik in de nationale norm is D16-D240 en hun binnendiameters variëren van 11,7 mm tot 204 mm. Maten die dit bereik overschrijden, vereisen extra aandacht of het gebruik van alternatieve methoden.

Elasticiteit van golf veren

Het is eenvoudig te zien in de norm dat golfveren een vrije hoogte H hebben. Tegelijkertijd is er in de standaardtest een testhoogte h. Dat wil zeggen dat wanneer de veer wordt vervormd van de vrije hoogte H naar de testhoogte h, de veerkracht binnen het bereik moet liggen dat wordt gegeven door de norm.
Als de vervorming van de veer dit bereik overschrijdt in de werkelijke werkomstandigheden, is de veerkracht niet binnen dit bereik. Dit is een veel voorkomend probleem bij veel motorfabrikanten. Soms is de veervervorming te groot, soms te klein. Het zogenaamde te groot of te klein wordt niet bereikt door de testhoogte in de norm.
Anderzijds worden de spanning na de test en de taaiheid van de producten gespecificeerd in de norm. De elasticiteit van de veer mag niet kleiner zijn dan 90% van de minimumwaarde na de test in de bovenstaande norm. Ook na een bepaalde hoeveelheid buigen mag er geen schade optreden.
Daarom zou het simpelweg uitoefenen van druk op de veer niet moeten leiden tot breuk of een enorme verandering in elasticiteit, zolang het binnen het vervormingsbereik blijft.

Voorbelasting van golfveren en motorlagers

Aangezien de functie van de golfveer in het motorlagersysteem is om axiale en belasting toe te passen, moet de veerkracht van deze veer gelijk zijn aan de voorspanningswaarde die moet worden toegepast. Dat wil zeggen, de veerkracht op de testhoogte (d.w.z. de hoogte na vervorming) moet binnen het bereik liggen van de axiale voorspanningswaarde die vereist is voor het lager.

Toepassingen voor golfveren

• Elektrische connectoren voor de ruimtevaart

De twee enkellaags koppelingsproducten in dit apparaat oefenen een constante kracht uit op de verbinding wanneer deze wordt samengedrukt, waardoor een ononderbroken verbinding wordt gegarandeerd.

• Toepassingen doorstroomventiel

Als de vloeistofdruk toeneemt, regelt de veer nauwkeurig de lineaire verplaatsing van de plunjer, die de vloeistofopening positioneert om een goede vloeistofstroom mogelijk te maken.

• Multi-tand snijgereedschap

Het snijgereedschap maakt gebruik van een speciaal ontworpen product dat is vervaardigd met een lokalisatiepunt. De golfveer oefent druk uit op de twee helften van het snijgereedschap, waardoor ze samenkomen en kunnen oscilleren.

• kliek

Wanneer perslucht door het ventiel wordt geleid, wordt de golfveer samengedrukt om nauwkeurig een bepaalde druk te handhaven die de stroom van het ventiel nauwkeurig regelt.

• Overdruk-schakelklep

De exacte druk wordt bereikt met behulp van deze veer. De luchtdruk onder dit apparaat zorgt ervoor dat de veerbelasting toeneemt, waardoor de plaat van het afdichtingsoppervlak wordt geduwd. Wanneer de druk op de veer afneemt, is de eenheid weer klaar om af te dichten.

• waterklep

Golfveren, ook bekend als vlakke draadcompressieveren, voorkomen dat de klephendel draait door een constante belasting te handhaven en de schroefdraden op de spindel vast te grijpen. Als het handvat linksom draait, neemt de weerstand van de veer toe, waardoor de kans dat het handvat blijft draaien kleiner wordt.

• gezichtsafdichting

Ze oefenen druk uit om vloeistoffen goed af te dichten door nauwkeurig belasting uit te oefenen op koolstofstalen oppervlakken op basis van paren. De producten werken over een vast werkingsbereik en leveren exacte kracht. Ze vervangen gestanste golfringen die niet de nodige elasticiteitsverhouding behouden. Er moet exacte druk worden uitgeoefend vanaf het koolstofstalen oppervlak op het afdichtingsoppervlak dat door de veer wordt geleverd om overmatige slijtage te voorkomen en toch een goede afdichting te behouden.

Problemen die vaak voorkomen bij het aanbrengen van voorspanning met spoelen

• Golfveerslijtage

Sommige ingenieurs denken dat de veeroppervlakken warmtebehandeld zijn en dat er daarom slijtage zal optreden op de lageroppervlakken. Is dit echt het geval? De hardheid van de buitenring van diepgroefkogellagers is ongeveer 56 HRC, terwijl de hardheid van golfveren 45-52 HRC is, zoals eerder vermeld.
Dergelijke slijtage is echter schadelijk voor de golvende lente en dus aan de voorspanning van het lager. Waarom treedt zulke slijtage dan op nadat de veer is samengedrukt en vervormd? Theoretisch zou de buitenring van het lager ook niet moeten draaien en zelfs als er een lichte kruip is, zou er niet zulke ernstige slijtage mogen optreden. (Met uitzondering van de buitenring die draait)
Het lijkt zeer waarschijnlijk dat het lagersysteem tijdens het gebruik trilt en de richting van deze trilling kan radiale en axiale componenten hebben. Als gevolg daarvan is er contactwrijving ontstaan tussen het lagereindvlak en de veer en is dergelijke slijtage opgetreden.
Natuurlijk is er ook een mogelijkheid dat de buitenring van het lager ernstig aanloopt, maar deze factor kan eenvoudig worden gezien door de buitenring te observeren.

• Golfveerbreuk

Uit de normen voor de producten weten we dat golfveren een bepaalde taaiheid hebben. Als er een axiale kracht wordt uitgeoefend op een veer in een motor, zal de vervorming van de veer binnen een redelijk bereik het vermogen van de veer niet beschadigen. Zelfs als het vervormingsbereik wordt overschreden en de veer zijn elastische capaciteit verliest, zal hij niet breken gezien de elasticiteit van het metaal.

Breuken in metalen worden in eerste instantie veroorzaakt door vermoeiing, om dezelfde reden als vermoeiing in lagers. Vaak worden afschuifspanningen een bepaald aantal keren herhaald, wat leidt tot vermoeiing.
Er zijn twee factoren in het spel, de ene is de schuifspanning en de andere is de herhaling. Als de golfvorm alleen in een schuifspanning veert, is het moeilijk om een vermoeiingsbreuk te krijgen. Dat moet het gevolg zijn van de wederzijdse optredende schuifspanning. Voor motoren is de grootste mogelijkheid dat de motor in een trillingssituatie werkt en de veer blijft samendrukken, terugkaatsen, weer samendrukt en weer terugkaatst.

gerelateerde producten

Geneste golfveer

Lineaire golfveer