工业应用碟形垫圈选型分析

摘要：本文以碟形垫圈在工业直流装置上的应用为例，分析并讨论了讨论碟形垫圈外内径比、倾角和厚度对碟形垫圈压缩回弹性能的影响，通过计算对比得出碟形垫圈选型注意事项，为碟形垫圈的使用选型提供了理论支撑。

关键词：碟形垫圈；压缩回弹；使用选型

碟形垫圈又名贝勒维尔弹簧垫圈，能在单位体积和小行程下呈现极大的弹力，可以有效地取代普通弹簧垫圈，多用作螺栓和螺钉连接的防松垫圈，广泛用于各类工业设备上。以下碟形垫圈简称碟簧。

1 碟簧的力学性能分析

螺栓预紧力会因为易损件的磨损、蠕变、松弛、热膨胀和收缩产生松弛现象，碟簧将储存的弹性势能转化为机械能，补偿螺栓的变形量，保证螺栓预紧力满足要求。 碟簧的结构参数主要有内径d、外径D、厚度t、倾角α、外内径比c。 单片碟簧承受的荷载FS与位移f关系表达式[1]：

图1 工业直流装置

以图1为例，该工业直流装置采用了两种碟簧1和2，规格参数如表1所示。由于连接板以及固定螺栓规格一定，因此选取外径和内径相同，的碟簧，仅针对不同厚度对碟簧力学影响进行研究。

由公式（5）可以计算得出采用类型1，单片碟簧的计算应力为438N/mm2，可以计算得出采用类型2，单片碟簧的计算应力为860N/mm2。钢制碟簧的屈服极限[1]： =1400 ~1600 N/mm2

显然该应用实例中两种规格碟簧的计算应力均没有达到屈服极限，如果不考虑碟簧压缩后上下连接板之间的距离，两种规格的碟簧均可以满足使用要求。但是如果考虑功率元件的有效接触，而该工况限定了上下连接板之间的距离，则需要考虑碟簧的压缩量是否影响功率元件的有效接触。压缩量过小，将有可能造成压紧力不足，从而造成功率元件过热等故障，从而造成工业直流装置失效。因此，需要根据理论计算值选择适合厚度的碟簧。 3 结论

本文通过工业直流装置实际应用中的例子给出了一种蝶簧承载力与压缩量关系计算方法。在实际工业应用中，需根据实际工况计算碟簧的变形量以及承载力，合理选择碟簧型号，才能确保应用装置安全、可靠地运行。

参考文献：

[1]碟形弹簧：GB/ T 1972—2005[S]. 北京：中国标准出版社，2005 Disc spring：GB/ T 1972—2005[S]. Beijing：Standards Press of China，2005

[2]王维，李爱群，王星星，高尚信. 碟形弹簧竖向隔震装置的恢复力模型及其试验验证[J].哈尔滨工业大学报，2019，51（6）：178-184.

[3]赵玉，陆晓峰，朱晓磊. 螺栓法兰接头用碟形弹簧压缩回弹性能研究［J］.润滑与密封，2019，44（10）：71－76.

作者简介：缠东辉（1985-），女，硕士，中级工程师。