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垫圈有几何?

发表时间:2020-3-8 9:31:55  作者:三圆  来源:三圆  浏览量:690

平垫圈可通过多种方式帮助螺纹紧固件,特别是通过有效地分配和保持夹紧载荷,并防止紧固件移动或腐蚀。对普通大众而言,平垫圈只是一种廉价的金属圆盘,可保持螺钉,螺栓和螺母的紧固连接。但是对于制造商而言,平垫圈是至关重要的紧固组件,可以专门被设计用于执行独特的功能并确保可靠的螺栓连接。每年制造商都会使用数十亿个由多种材料制成的平垫圈,它们的厚度,直径,表面处理和等级多种多样。供应商估计,制造商将大约三分之二的平垫圈用于组装应用,其余的用于维护生产设备。

大多数平垫圈用于分配由螺纹紧固件施加的夹紧载荷。其他平垫圈的设计可帮助将紧固件锁定在适当的位置或使其绝缘,例如防止潮湿和导电。还有一些放置在轴上,用作轴组件中的垫片或起到支撑作用。Fastener SuperStore Inc.总裁Greg Fields说:“正确使用平垫圈可以使产品组装真正受益。如果使用不当,不必要地使用或为了掩盖设计或生产缺陷,平垫圈可能根本没有任何好处,同时增加了成本。一个项目的成本。”

标准类型

根据精密金属成型协会的统计,垫圈有六种标准类型:平垫圈,肩垫圈,凸耳垫圈,锁紧垫圈,沉头垫圈和弹簧垫圈。所有这些垫圈都与紧固件一起使用。平垫圈是最受欢迎的类型,并有多种配置。它们具有平坦的顶面和底面,并且其内部和外部形状可以是圆形,正方形,矩形或六边形。此种垫圈的主要目的是分配紧固件载荷并减少安装过程中的热量和摩擦。Seastrom Manufacturing Co. Inc.的销售和市场经理Cash Sigler说,平垫圈也可以用作垫片。例如,他知道一个制造商在机械臂的枢轴点内的两个表面之间使用平垫圈来防止它们相互摩擦。Sigler说:“这个垫圈足以承受压力,又足够薄,不会阻碍运动。垫圈是特富龙材料的,厚度仅为0.05或0.062英寸。”

菲尔兹说,根据形状或特定的行业标准(USS或SAE),平垫圈可以进一步分为许多子类别。形状类别包括挡泥板,基座,结构垫圈和通硬垫圈。USS(美国标准)垫圈的设计可满足大多数国内工业和装配应用的要求。菲尔兹说,SAE(汽车工程师协会)垫圈是专门为汽车行业而设计的,但是当需要稍小的外径时,其它行业也可以使用它们。挡泥板垫圈(fender washer)的外径成比例地比其中心孔大得多,从而使其能够提供超宽的支承面以分配力。基座垫圈(dock washer)基本上是厚的挡泥板垫圈(最大0.25英寸),表面镀锌且有耐腐蚀性能。

结构垫圈(Structural washer)的顶部承载表面倾斜,用以补偿不平行的表面。通孔垫圈经过热处理,并由高等级钢制成,具有严格的公差。

肩垫圈(shoulder washer)看起来有点像冠顶礼帽。它们也被称为法兰垫圈或阶梯垫圈(flange or step washer),用电子设备内的紧固件或轴的绝缘套。所以,肩垫圈由非导电材料制成,通常是尼龙。不建议在潮湿的环境中使用它们。

凸耳垫圈(tab washer)由金属或非金属材料制成,其内部或外部的凸耳或凹口可防止垫圈相对于紧固件或轴旋转。接片配置可以变化,包括单个或多个,有形状的或扁平的。

锁紧垫圈(lock washer)由硬化金属制成,并具有螺旋形开口环或内齿或外齿(锯齿)。在紧固件安装过程中,螺旋形式会在紧固件的头部和基材之间施加弹力,以增加摩擦力和运动阻力。

内齿型的锁紧垫圈咬入螺母或螺钉头及其接触的表面,而外齿型咬入接触表面。西格勒说,带齿垫圈与软塑料和铝质基材一起使用时非常有效。由于齿的半径较大,因此外齿垫圈比内齿垫圈具有更强的保持力。

沉头垫圈(countersink wahser)的外观类似于底部有孔的狗食碗。垫圈的沉头可成90度角或带有法兰。这些垫圈通常用于诸如橱柜之类的消费产品,因为它们在美学上令人愉悦,并且允许将平头或椭圆形沉头螺钉安装在与零件表面齐平的位置。Seastrom用金属材料提供这些垫圈。金属类型被冲压并经常电镀以提供装饰效果。沉头垫圈也可以是非金属的(包括尼龙)并模制而成。弹簧垫圈(Spring washer)有三种类型,限制由于振动或热膨胀引起的紧固件的相对运动。这种垫圈是金属制成的,其功用类似于弹簧;弹簧垫圈成本更高,重量更重,并且占用更多空间。航空航天制造商经常在整个飞机的执行器中使用弹簧垫圈,包括飞行控制器和起落架。

由于弧形垫圈(curved washer)提供了三种类型中最大的挠度范围,因此建议将其用于需要灵活性,频繁负载循环和轻负载(最大100磅)的应用中。为了使这些垫圈正常工作,成型部分必须能够自由滑动。

波形垫圈(wave washer)通常具有三个,四个或六个曲线波瓣,尽管说几乎任何数量都可以。在所有凸角均一且负载均匀之前,这些垫圈不会偏移重量。建议将它们用于涉及静载荷和有限轴向空间的应用。

第三种是贝勒维尔垫圈(Belleville washer),其形状为截头圆锥或球形。这些垫圈的偏转范围最小,但负载能力最高。变形时,它们会提供轴向力。像其他两种类型的贝勒维尔垫圈一样,有时会回火到指定的硬度。具体而言,它们由不锈钢或碳钢,铍铜或磷青铜制成。

你的专长是什么?

供应商说,制造商越来越多地使用特种垫圈和定制垫圈,尽管它们仍占装配中所用垫圈的一小部分。专用垫圈是任何制造商都可以使用的专有产品,而定制垫圈是由垫圈供应商专门为一个制造商制造的。“专业垫圈的创新为设计工程师带来了重大好处,” All Metric Small Parts产品经理Brian Dengel说,该公司提供标准垫圈和定制垫圈。“他们可以专注于其他组装部件,相信特种垫圈的性能将优于标准垫圈。”瑞典Finspang的Siemens Industrial Turbomachinery AB的工人表示同意。在这里,他们使用由Nord-Lock International AB制造的专用垫圈将机加工的钢部件组装成蒸汽轮机和燃气轮机。垫圈提高了生产率,耐腐蚀并且可以重复使用。

每个垫圈均由顶部组件和底部组建构成,在拧紧螺栓时,它们会互锁以产生张力,并可靠地将螺栓锁定到位。由于垫圈的凸轮角大于螺栓螺距的升角,所以会产生张力。本质上,即使受到极端振动或动态载荷,螺栓也会自锁并保持这种状态。一些供应商提供定制垫圈。总裁Paul Schulz说,Wrought Washer Manufacturing Inc.所制造的垫圈中约有70%是定制的。该公司还生产标准和“特殊”通用垫圈,后者具有不规则形状,例如C,D,矩形,正方形和偏心孔。在过去的几年中,Wrought Washer一直在为重型建筑设备制造商制造大容量的定制垫圈。垫圈用作垫片,并放置在两块金属件之间的轴上。

舒尔茨说:“起初,我们是用棕色棒料制成的,然后用CNC加工。” “但是在审查零件的图纸和规格时,我们注意到某些功能的公差使其自身需要额外的辅助操作才能将其压印到冲压件上。因此,我们制作了一个样本零件,客户对此表示满意。到目前为止,转换为自动印章已为客户节省了25万美元。”Seastrom和Spirol Corp.也生产定制垫圈。希格勒说,一家电子产品制造商使用了Seastrom生产的不锈钢蜘蛛状垫圈。垫圈的中心有12个短指,外面有12个长腿。它被锁定在执行条形码读取的阴极射线管上。支腿被机械包裹在管上,以固定和保护射线管。Spirol制造止推垫圈,该止推垫圈用作轴承的功用,以防止旋转轴横向移动。Spirol Corp.垫片部门销售经理Ingo Rutenberg表示,汽车和重型设备制造商要求垫圈的厚度精确,以使组件的使用寿命最大化。垫圈可根据客户要求进行表面硬化处理或直通硬化处理。

如何选择

有这么多垫圈可供选择,制造商如何针对特定应用选择最佳垫圈?Archetype Joint LLC总裁Dave Archer说,公司需要决定是否要使用垫圈,如果需要,请确定希望通过使用垫圈获得的好处。虽然垫圈最常用于防止振动松动,但垫圈还可以防止螺栓连接松弛并提供共同的承载表面。“某些OEM厂商自动在每个螺栓上都加上一个锁紧装置,例如垫圈,” Archer说。“在其他公司,工程师选择螺栓和垫圈。”西格勒说,制造商需要记住,垫圈的厚度,直径和强度始终会影响紧固件的长度,直径和性能。此外,它们必须考虑螺栓连接处的空间限制以及使用紧固零件的环境。

Sigler说:“狭窄的空间可能需要将垫圈倾斜并定制。至于环境,请确定垫圈是否需要允许导电或使紧固件免受腐蚀。”最后,制造商必须决定是否要手动或自动安装垫圈。该决定决不能基于每个标准垫圈都可以自动安装的假设。例如,几年前,一家水泵制造商让Seastrom生产了一批定制垫圈,这些垫圈可以从管子自动送入紧固件。制造商一直在使用标准垫圈,该垫圈在每个批次中的边缘变化都很小。这种变化导致一些垫圈卡在进料管中,从而中断了生产。制造商的另一种选择是使用SEMS螺钉或Keps螺母,它们具有固定的垫圈,可以手动或自动安装。两种产品均由ITW Shakeproof制造。

制造商热爱创新,并在所有组装过程中都欢迎创新,尤其是在紧固件连接领域。这对三名香港青少年来说是个好消息,他们于今年五月在2013年凤凰城英特尔国际科学与工程博览会上推出了他们的Smart Alert专业垫圈。垫圈设计为在所连接的螺母开始松动时提起标记。它可以用于任何螺栓连接。此种垫圈实际上由两个垫圈组成。一个是标准的平垫圈,但是另一个具有连接到弹簧的较小色段。安装Smart Alert垫圈后,松散的部分被螺母隐藏并固定在适当的位置。如果螺母变松,则释放弹簧并升高颜色部分。阿彻说:“人们对可靠的螺栓连接有了越来越高的认识和赞赏,这是一件了不起的事情。” “这增加了人们开发创新的螺栓,螺母和垫圈的潜力。”

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