Hvor tallerkenfjedre gør en forskel: koblinger, bremser og ventiler

Hos Lesjöfors udvikler og fremstiller vi både lagerførte og kundetilpassede tallerkenfjedre, og vores produkter anvendes af producenter og reparatører verden over. I denne artikel gennemgår vi, hvor tallerkenfjedre bruges, og hvilke fordele de giver i krævende anvendelser.

Hvad bruges tallerkenfjedre til? 

Tallerkenfjedre bruges i koblinger, bremsesystemer, bolteforbindelser, hydraulikventiler og tunge maskiner, overalt hvor der er behov for stor kraft på minimal aksial plads. I disse anvendelser udfører de vigtige funktioner som at opretholde forspænding i bolte, dæmpe vibrationer, aktivere ventiler og kompensere for slid og termiske bevægelser. Du kan læse mere om, hvordan de fungerer, i vores blogindlæg "Hvad er en tallerkenfjeder?"

Hvorfor ingeniører vælger tallerkenfjedre 

Ingeniører vælger typisk tallerkenfjedre til anvendelser, hvor pladsen er begrænset, men kraftkravene er høje. Tallerkenfjederens koniske geometri omsætter små deformationer til stor kraft, hvilket en spiralfjeder af tilsvarende størrelse ikke kan levere.

Tallerkenfjedre har desuden en forudsigelig og justerbar kraft-deformationskurve, der beregnes i henhold til DIN EN 16984. De er et oplagt valg til højpræcisionsanvendelser, fordi ingeniører kan tilpasse kurven til anvendelsens kraftkrav. De bevarer kraften trods termisk udvidelse, slid og sætning, og deres udmattelsesbestandighed giver ensartet ydeevne ved dynamisk belastning gennem millioner af cyklusser.

Tallerkenfjedre kan desuden konfigureres. Når de stables i serie, øges fjedervejen, og når de stables parallelt, øges belastningskapaciteten. Den samme komponentfamilie kan derfor dække en lang række krav.

Anvendelser i bilindustrien 

Tallerkenfjedre bruges i stor udstrækning i bilindustrien, fra OEM-produktion til eftermarkedet. Få miljøer kombinerer så begrænset plads, stramme vægtmål og sikkerhedskritisk pålidelighed som et køretøj.

Koblings- og transmissionssystemer 

Membranfjederen i en koblings trykplade er i princippet en stor, slidset tallerkenfjeder. Den presser friktionsskiven sammen med en høj og stabil kraft. Den ikke-lineære kraft-deformationskurve reducerer også pedalkraften ved fuld frakobling, og føreren mærker fjederens geometri ved hvert tryk på koblingspedalen. Tallerkenfjedre bruges også i automatgearkasser og dobbeltkoblingsgearkasser, hvor kompakte fjederpakker kobler koblingsplader til og fra tusindvis af gange gennem køretøjets levetid uden tab af klemmekraft.

Bremsesystemer 

Bremsesystemer er sikkerhedskritiske og udsættes for mange belastningscyklusser. Tallerkenfjedre opretholder forspænding i bremsekalibre, sørger for kontrolleret tilbagetrækning af bremseklodser for at undgå slæb og dæmper de vibrationer, der kan give bremsestøj. Deres udmattelsesbestandighed sikrer ensartet ydeevne gennem millioner af opbremsninger samt gentagen termisk udvidelse og sammentrækning ved hård belastning.

Affjedrings- og chassiskomponenter 

I affjedrings- og chassissystemer isolerer tallerkenfjedre vibrationer og opretholder forspænding i samlinger, bøsninger og fastgørelser, efterhånden som komponenterne sætter sig og slides. Den kompakte form giver præcis belastningsstyring på steder, hvor en spiralfjeder ikke kan være. I takt med elektrificeringen af køretøjer bruges de samme egenskaber også ved montering af batteripakker, hvor tallerkenfjedre håndterer vibrationer og klembelastninger i konstruktioner med meget begrænset plads.

Anvendelser med bolteforbindelser og flanger 

Bolteforbindelser svigter, når de mister forspændingen. Termiske cyklusser, vibrationer, pakningskrybning og sætning i kontaktflader får alle en samling til gradvist at slække, og når klemmekraften falder, kan der opstå lækage eller løsning. I disse anvendelser fungerer tallerkenfjedre, også kaldet Belleville-fjedre, som en elastisk reserve i samlingen. Monteret under bolthovedet eller møtrikken opretholder fjederen spændingen, når samlingen sætter sig, og kompenserer for tab, som en stiv skive ikke kan optage.

Det gør tallerkenfjedre til en veletableret løsning i flangeforbindelser, rørsamlinger og andre boltesamlinger, der udsættes for temperatursvingninger eller vibrationer, fra motorkomponenter til konstruktionssamlinger i tungt udstyr. Hvor de termiske bevægelser er betydelige, kan stablede tallerkenfjedre øge kompensationsområdet og samtidig holde klemmekraften inden for specifikationen.

Hydraulik- og ventilanvendelser 

I hydrauliske systemer leverer tallerkenfjedre den kontrollerede kraft, som ventildriften kræver. Fjederen holder ventilen tæt mod systemtrykket og reagerer forudsigeligt, når trykket ændrer sig, så fjederens belastningskurve i praksis fastlægger ventilens arbejdspunkt. Ventilhuse og manifolder er præcist bearbejdede og kompakte, og her skal en høj lukkekraft leveres inden for få millimeters aksial plads.

Konstante trykcyklusser kræver høj udmattelsesbestandighed, og tallerkenfjederens stabile belastningskurve forhindrer ventilens åbningstryk i at ændre sig over levetiden. Tallerkenfjedre forspænder også tætninger og stempler og dæmper trykpulsationer. I trykaflastningsventiler fungerer fjederen som selve sikkerhedsmekanismen.

Tunge maskiner og industrielt udstyr 

I tunge maskiner skal komponenter modstå høje belastninger, kraftige vibrationer, forurening og ekstreme temperaturer. Her bliver tallerkenfjedrenes udmattelsesbestandighed og belastningsstabilitet sat særligt på prøve.

Tallerkenfjedre absorberer stød og beskytter omkringliggende komponenter. Det er især vigtigt i mine- og byggeindustrien, hvor presser, knusere og sigter arbejder under konstant stødbelastning. De opretholder også forspænding i konstruktionssamlinger og flanger og holder forbindelserne stramme trods vibrationer, der ellers kan løsne dem. I tung industri kan tallerkenfjedre desuden fungere som overbelastningsbeskyttelse i drev og koblinger ved at deformere ved en fastlagt belastning og dermed beskytte maskinen.

For at maksimere belastningskapaciteten ved krævende brug stables tallerkenfjedre ofte parallelt.

Anvendelser inden for energi og elektronik 

I energisektoren bruges tallerkenfjedre i vindmøller til at håndtere ekstreme belastninger, vibrationer og udmattelse i både land- og havbaserede installationer. Her fremstilles de typisk i rustfrit stål eller superlegeringer for at modstå korrosion. Boltede flangeforbindelser i rørledninger, turbiner og kraftværker er også afhængige af tallerkenfjedre for at opretholde forspændingen gennem gentagne termiske cyklusser.

I elektronik opretholder tallerkenfjedre et stabilt kontakttryk i kontakter, afbrydere og batteriforbindelser. Fordi forbindelsernes pålidelighed afhænger af en stabil kraft, gør fjederens forudsigelige belastningskurve en afgørende forskel. Den samme koniske geometri fungerer også i miniatureformat. Tallerkenfjedre fremstilles i tykkelser helt ned til 0,10 mm og er dermed små nok til kompakte elektroniske enheder og endda satellitsystemer.

Sådan vælger du den rigtige tallerkenfjeder til din anvendelse

Valget af den rigtige tallerkenfjeder afhænger af, hvor stor kraft anvendelsen kræver, hvor stor deformation der er behov for, og hvor meget plads der er til rådighed.

Til de fleste anvendelser giver en enkelt tallerkenfjeder en præcis belastning over et kort deformationsområde. Hvis der er behov for større fjedervej ved samme kraft, stables tallerkenfjedrene i serie. Hvis der er behov for højere belastningskapacitet, stables de parallelt. Kombinerede stakke gør det muligt at finjustere begge dele, og slidsede tallerkenfjedre giver en lavere fjederstivhed, hvor kontrolleret fleksibilitet er vigtig, som i membranfjedre til koblinger.

Ud over konfigurationen er driftsmiljøet afgørende for materialevalget. Fjederstål er velegnet til generel brug, rustfrit stål til korrosive miljøer eller høj luftfugtighed, og superlegeringer er bedst til ekstreme temperaturer.

Uanset hvilke krav din anvendelse stiller, står vores ingeniører klar til at rådgive om den bedste løsning til dine krav til ydeevne og levetid.

Lagerførte og kundetilpassede tallerkenfjedre fra Lesjöfors 

Fra koblingsenheder og bremsekalibre til hydraulikventiler og vindmøller har anvendelser med tallerkenfjedre ét fælles krav: pålidelig kraft på meget lidt plads gennem millioner af cyklusser. Hos Lesjöfors fremstiller vi tallerkenfjedre, der er dokumenteret til netop disse miljøer. Vi leverer lagerførte Belleville-fjedre til hurtig levering og kundetilpassede fjederkonstruktioner, der er udviklet efter anvendelsens krav til belastning, deformation og miljø.

Med tykkelser fra 0,10 til 12 mm, udvendige diametre på op til 500 mm og ISO-certificeret produktion leverer vi samme komponentkvalitet, uanset om du har brug for én prototype eller en OEM-produktionsserie.

Se Lesjöfors' tallerkenfjedre