Hvad er en tallerkenfjeder? Typer, materialer og anvendelser

Hos Lesjöfors fremstiller vi tallerkenfjedre både som lagervarer og efter kundespecifikationer og leverer til ingeniører og indkøbsteams på tværs af brancher. I denne guide forklarer vi, hvad en tallerkenfjeder er, hvordan den fungerer, og hvor den bruges.

Hvad er en tallerkenfjeder?

En tallerkenfjeder er per definition en skive med en konisk profil, som fjedrer aksialt under belastning og skaber en kontrolleret fjederkraft. Denne type fjeder leverer høj kraft på meget lidt plads og egner sig derfor godt til anvendelser, hvor plads og vægt er afgørende.

Tallerkenfjedre kaldes også Belleville-fjedre efter den franske ingeniør Julien Belleville, som patenterede designet i 1867. De to betegnelser henviser til den samme komponent og bruges i flæng.

Hvordan fungerer en tallerkenfjeder?

Forklaring af tallerkenfjedre

Når en Belleville-fjeder komprimeres, omdanner dens koniske fjedergeometri den aksiale kraft til en kontrolleret fjederbelastning. Resultatet er en høj kraft ved minimal nedbøjning - ideelt til anvendelser med begrænset plads. Forholdet mellem belastning og nedbøjning er ikke-lineært, men forudsigeligt og beregnes i overensstemmelse med DIN EN 16984.

Belastnings- og nedbøjningskarakteristika

Forholdet mellem belastning og nedbøjning i en tallerkenfjeder bestemmes af dens geometri - konusvinklen, tykkelsen og diameteren påvirker alle, hvordan fjederen reagerer under kompression. Afhængigt af forholdet mellem konushøjde og materialetykkelse kan belastnings- og nedbøjningskurven være progressiv, lineær eller regressiv. Denne mulighed for tilpasning gør det muligt for ingeniører at designe en Belleville-fjeder med en forudsigelig og reproducerbar belastningskurve.

Stabling i serie og parallelt

Stabling ændrer egenskaberne for de enkelte tallerkenfjedre: Seriestabling øger vandringen, parallel stabling øger belastningskapaciteten, og kombinationer af begge dele gør det muligt for ingeniører at finjustere ydeevnen til bestemte forhold. Denne fleksibilitet kombineret med en ensartet belastningsfordeling under dynamiske og ekstreme driftsforhold er en væsentlig årsag til, at tallerkenfjedre bruges i så mange forskellige anvendelser.

Fordele ved tallerkenfjedre

I modsætning til traditionelle spiralfjedre leverer tallerkenfjedre høj kraft på meget lidt plads - en afgørende fordel i anvendelser, hvor plads og adgang er begrænset. Deres belastnings- og nedbøjningskurve kan tilpasses, og derfor bruges de ofte i højpræcisionsanvendelser, hvor præcis kraftstyring er vigtig.

Under dynamiske belastningsforhold absorberer og frigiver tallerkenfjedre energi effektivt og opretholder en ensartet ydeevne gennem gentagne cyklusser. Det giver dem høj udmattelsesstyrke og lang levetid - især i bilindustrien, luftfarten og tunge maskiner, hvor pålidelighed under vedvarende belastning er et ufravigeligt krav.

Deres geometri kan også optage termisk udvidelse, slitage og mekanisk afspænding uden tab af funktion.

Typer af tallerkenfjedre

Tallerkenfjedre kan bruges i forskellige konfigurationer afhængigt af kravene til anvendelsen.

Enkelte tallerkenfjedre

Den mest almindelige konfiguration er at bruge fjedrene enkeltvis, hvilket giver en præcis belastning over et kort nedbøjningsområde. Enkeltstående tallerkenfjedre er ideelle til anvendelser med høj belastning og begrænset plads.

Seriestabling

Når der er behov for større nedbøjning uden at øge kraften, kan flere tallerkenfjedre stables i serie - placeret skiftevis i modsat retning for at øge vandringen, mens belastningen forbliver den samme som for en enkelt fjeder.

Parallel stabling

Når tallerkenfjedre stables parallelt - i samme retning - øges belastningskapaciteten, mens nedbøjningen svarer til den for en enkelt komponent. Denne konfiguration egner sig til kraftige anvendelser med høj belastning.

Kombineret stabling

Ved at kombinere serie- og parallelstabling kan ingeniører finjustere både belastning og nedbøjning til specialiserede anvendelser.

Tallerkenfjedre med slidser

Fjedre med slidser har radiale slidser, som ændrer belastnings- og nedbøjningskurven og reducerer stivheden. De er velegnede til anvendelser, der kræver kontrolleret fleksibilitet og en lavere fjederstivhed.

Materialer til tallerkenfjedre

Fjederstål

Fjederstål er et almindeligt materialevalg, fordi det giver høj styrke, god udmattelsesbestandighed og en omkostningseffektiv løsning.

Rustfrit stål

I miljøer med høj luftfugtighed, korrosive stoffer eller ekstreme temperaturer giver rustfrit stål pålidelig korrosionsbestandighed uden at forringe belastningsegenskaberne.

Superlegeringer

I meget krævende miljøer som luftfart, offshore og energiproduktion giver superlegeringer som Inconel en enestående modstandsdygtighed over for varme, oxidation og slitage - og opretholder ydeevnen under forhold, hvor almindeligt fjederstål ville blive nedbrudt.

Hvor bruges tallerkenfjedre?

Systemer til bilindustrien

Tallerkenfjedre bruges ofte i systemer til bilindustrien. De opretholder spænding og absorberer vibrationer på meget lidt plads og bruges blandt andet i koblinger, bremsesystemer og ventilaktivering.

Tunge maskiner

I tunge maskiner håndterer Belleville-fjedre høje belastninger og reducerer vibrationer i udstyr, der arbejder under vedvarende påvirkning. De giver høj udmattelsesstyrke og en ensartet belastningsfordeling i krævende industrielle miljøer.

Vedvarende energi

Inden for vedvarende energi bruges tallerkenfjedre i vindmøller til at håndtere ekstreme belastninger, vibrationer og udmattelse i både onshore- og offshore-miljøer, hvor korrosionsbestandighed også er et krav.

Elektronik

Tallerkenfjedre giver et stabilt kontakttryk og kompakt belastningsstyring i elektroniske komponenter som kontakter og satellitsystemer.

Præcisionstallerkenfjedre fra Lesjöfors

Tallerkenfjedre er udviklet til høj belastning på meget lidt plads og anvendes verden over inden for bilindustrien, industrien og energisektoren. Hos Lesjöfors leverer vi Belleville-fjedre fra lager og kundetilpassede fjederløsninger - fra almindeligt fjederstål til superlegeringer til de mest krævende miljøer.

Med tykkelser fra 0,10 til 12 mm, udvendige diametre på op til 500 mm og ISO-certificeret produktion har vi sortimentet og den tekniske ekspertise til at opfylde næsten alle krav.

Se Lesjöfors' tallerkenfjedre