Северо-западный завод металлоконструкций Санкт-Петербург, ул. Помяловского д.2 +7 (812) 642 66 50
+7 (812) 642 66 33
  • Металлоконструкции
  • Дымовые трубы
  • Быстровозводимые здания
  • Магистральные рамы
  • Строительные металлоконструкции

Изготовление тарельчатых пружин

Тарельчатые пружины — сравнительно новый вид упругих элементов, выпускать которые отечественная промышленность начала лишь в середине прошлого века. Свое название они получили из-за формы, которая внешне напоминает тарелку или диск. Поэтому иногда их еще называют «дисковые пружины».

Классификация пружин тарельчатого типа

Основным документом, регламентирующим параметры, технологии изготовления, а также маркировки и хранения пружин тарельчатого типа, является ГОСТ 3057-90. Согласно этому стандарту, различают тарельчатые пружины четырех типов:

  • Пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметру;
  • Пружины с наклонными кромками по наружному и внутреннему диаметру и с опорными плоскостями (если толщина пружины превышает 1 мм);
  • Пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру;
  • Пружины с параллельными кромками по наружному и внутреннему диаметру и с опорными плоскостями (если толщина пружины превышает 1 мм).

Производство тарельчатых пружин - Фотогалерея

  • Тарельчатые пружины. Фото 1
  • Тарельчатые пружины. Фото 2
  • Тарельчатые пружины. Фото 3
  • Тарельчатые пружины. Фото 4

Наряду с отечественным ГОСТ в России действуют также международные нормативные документы. Для тарельчатых пружин это DIN 2093, согласно которому пружины тарельчатого типа делятся на три группы:

Группа 1: без фаски по наружному и внутреннему диаметру, с толщиной диска до 1,25 мм.

Группа 2: с фаской по наружному и внутреннему диаметру, с толщиной диска от 1,25 мм.

Группа 3: с фаской с двух сторон при толщине диска от 6 до 14 мм.

По точности деформации пружины или предельному отклонению контролируемых сил пружины тарельчатого типа подразделяются на следующие группы:

  • С максимальной деформацией 5% (сечение до 3 мм);
  • С максимальной деформацией 10% (сечение от 1 мм);
  • С максимальной деформацией 20% (для пружин любой толщины).

Классификация пружин тарельчатого типа предусматривает также разделение их на классы. Пружины первого класса предназначены для циклического нагружения (выносливость в циклах не менее 2 х 106), второго класса — для циклического и статического нагружения (выносливость не менее 104 циклов). Предварительная деформация s1 должна быть не менее 0,2s3. Рабочая деформация s пружин I класса должна быть не более 0,6s3, II класса – не более 0,8s3.*

* S3 — максимальная деформация изделия.

Изготовление тарельчатых пружин на СЗЗМК

Согласно нормативным документам изготовление тарельчатых пружин производится из пружинной ленты, листового либо полосового проката стали 60С2А (ГОСТ 14959-79) толщиной до 26 мм. Разрешается также использование стали марок 60С2, 51ХФА, 60С2ХА, 60С2Н2А, 65С2ВА, 70С2ХА (ГОСТ 14959-79). Данное требование не распространяется на изделия, изготавливаемые для работы в агрессивных средах или иных экстремальных условиях, где необходимо использование материалов со специфическими свойствами. В зависимости от условий предстоящей эксплуатации пружин в состав стали могут входить добавки — антимагнитные, жаростойкие, антикоррозийные (при условии, что они продлевают срок службы изделия, но не оказывают отрицательного влияния на его прочностные характеристики). Нормативный рабочий диапазон температур для пружин тарельчатого типа — от -60 до +120 °С. Критерием отказа пружины является разрушение, критерием предельного состояния — остаточная деформация более 10%.

Пружины изготавливают по технологии плазменной резки, газовой резки или методом штамповки. Согласно ГОСТ, готовые изделия могут иметь диаметр от 18 до 500 мм. толщину от 0,8 до 24 мм. У готовых изделий твердость материала должна находиться в пределах 46…52HRC или 420…512НВ. От воздействия агрессивных факторов окружающей среды поверхность пружин тарельчатого типа защищают путём фосфатирования (оксидирования) и смазывания. Срок хранения пружин не должен превышать 12 месяцев, так как далее пружина начинает постепенно терять свои свойства. На момент поставки потребителю пружина должна иметь твердость в пределах 420 - 512 HRC (DIN 2093-2013), то есть, аналогичную твердости нового изделия.
СЗЗМК изготавливает тарельчатые пружины по ГОСТ и DIN, но можно заказать изготовление тарельчатых пружин по ОСТ и ТУ, а также по ТЗ заказчика с необходимыми ему параметрами либо по предоставленной им технической документации (с обязательным проверочным расчетом специалистами СЗЗМК). На предприятии ведется непрерывный контроль над соблюдением технологического процесса, установленного для изделия. Контроль осуществляется на всех стадиях изготовления пружин и завершается приемкой изделия. В процессе приемки исследуется внешний вид изделия (отсутствие повреждений — трещин, сколов, расслоений, раковин, следов ржавчины и электроожогов). Величина параметра шероховатости механически обработанных поверхностей Ra не превышает 6,3мкм. Выборочно для каждой партии проводится дефектоскопия. Проверяется соответствие рабочих характеристик пружин требуемым параметрам. Изделия с любыми отклонениями от стандартов либо ТЗ заказчика выбраковываются.  

Применение тарельчатых пружин

Несмотря на относительную новизну, тарельчатые пружины успели найти широкую область применения в тяжелом машиностроении, нефтехимической отрасли, на транспорте и в энергетике, в военной промышленности, в сельском хозяйстве и в космосе. Основной особенностью тарельчатых пружин является их способность принимать на себя большие нагрузки, давая при этом низкую деформацию. Причем, работать они могут в ограниченном пространстве. Если типоразмер пружин подобран правильно, то в процессе эксплуатации они демонстрируют солидную долговечность и удерживают низкий коэффициент ползучести.

Свойства тарельчатых пружин, особенно соотношение «нагрузка/деформация», позволяют применять их при высокой статической нагрузке, для рассеивания энергии удара, замера усилия и амортизации движимой массы. Можно назвать ряд изделий, в которых используются дисковые пружины:

  • Муфты предохранительные: пружины обеспечивают поверхностям, передающим крутящий момент, необходимый уровень сцепления. Регулировать давление помогают специальные регулировочные гайки. Передача крутящего момента прекращается, если допустимый предельный уровень нагрузки превышен.
  • Муфты предохранительные фрикционные: компенсируют износ фрикционных накладок муфты, обеспечивая заданное давление на них и, соответственно, неизменную величину передаваемого крутящего момента.
  • Быстродействующие запорные клапаны: гидравлическую нагрузку испытывают при нахождении клапана в открытом положении. Если возникает сбой, и гидравлическое давление неожиданно падает, освобожденная от нагрузки пружина мгновенно перекрывает клапан, прекращая поступление потока жидкости в систему. В запорных клапанах чаще используется набор тарельчатых пружин в комплекте с центральным шаровым клапаном.  
  • Компенсация люфта: при узловой сборке компенсируют геометрические допуски.
  • Масляные фильтры отечественных авто: пружина обеспечивает необходимое прижимное усилие фильтрующего элемента к крышке масляного фильтра и препятствует попаданию неочищенного масла обратно в мотор.
  • Разборные контактные соединения (токопроводящие): служат для стабилизации электрического сопротивления.
  • Возвратные пружины поршней: после снятия нагрузки возвращает поршень гидравлической системы в первоначальное положение.
  • Барабанные мельницы: пакеты тарельчатых пружин, установленные на болтах, обеспечивают эластичное крепление футеровок.

Пакеты и наборы пружин: специфика сборки и монтажа

Тарельчатые пружины применяются, преимущественно, в виде унифицированных узлов. Узел, собранный из пружин, работающих в одном направлении (однонаправленных) называют пакетом. Его упругость пропорциональна количеству входящих в него пружин. Узел, скомпонованный из одиночных составленных разнонаправлено пружин или пакетов пружин, называют набором. Упругость такого узла равна упругости одиночных пружин, входящих в его состав. Сочетая в наборе пружины различной упругости и устанавливая их в разном положении, можно получать необходимые силовые характеристики набора.

Принципы формирования набора:

Существует ряд рекомендаций, которых следует придерживаться при формировании набора пружин:

  • К формированию набора из разнонаправленных пружин можно формировать в том случае, если хода одиночных пружин недостаточно для получения нужных характеристик;
  • Однонаправленные пружины объединяют в пакет, когда необходима высокая упругость пружины в условиях ограниченного монтажного пространства;
  • Габаритную высоту можно уменьшить, применяя пружины большего диаметра;
  • Использование в одном пакете 4 и более пружин приводит к росту отклонения между расчётной и фактической характеристиками из-за трения, возникающего между большим количеством дисков.
  • При параллельной сборке возникновение фрикционной и контактной коррозии отрицательно влияет на циклическую стойкость тарельчатых пружин, поэтому при циклическом нагружении предпочтение всегда отдается последовательной сборке;
  • Пружины, вступающие в работу первыми, могут перегружаться при использовании в пакете с пружинами разной толщины. Чтобы избежать перенапряжения, применяют ограничивающие их деформацию промежуточные опоры;
  • Высота пакета в ненагруженном состоянии не должна превышать трёх наружных диаметров входящих в него пружин — это обеспечит равномерную деформацию.

Тарельчатые пружины: маркировка

Пример маркировки:

Пружина тарельчатая 1-1-2-50 × 20 × 1,8 × 1,4 Хим. Окc. прм. ГОСТ 3057-90

I — первый класс;

1 — тип 1;

2 — вторая группа точности;

50 х 20 х 1,8 х 1,4 — размеры изделия, где 50 (мм) — внешний диаметр, 20 (мм) — внутренний диаметр, 1,8 — толщина пружины, 1,4 — максимальная деформация, Хим. Окc. прм. — покрытие нанесено методом химического оксидирования.

Рабочая температура — до 50°С.

Для аналогичного изделия без покрытия и максимальной рабочей температурой до 100°С маркировка выглядела бы следующим образом:
Пружина тарельчатая 1-1-2-50×20×1,8×1,4-100°С  ГОСТ 3057-90.

Тарельчатые пружины стандартных типоразмеров, купить которые вы можете в СПб на непосредственно от производителя, соответствуют требованиям ГОСТ 3057-90 и DIN 2093, о чем свидетельствуют прилагаемые к каждой партии изделий сертификаты качества. Вы также можете на СЗЗМК заказать изготовление тарельчатых пружин по своей технической документации или по заданным параметрам.

ГОСТ 3057-90