Hva er en tallerkenfjær? Typer, materialer og bruksområder

Hos Lesjöfors produserer vi tallerkenfjærer både som standardprodukter og etter kundespesifikke krav, og leverer til ingeniører og innkjøpsteam i en rekke bransjer. I denne guiden forklarer vi hva en tallerkenfjær er, hvordan den fungerer og hvor den brukes.

Hva er en tallerkenfjær?

En tallerkenfjær er per definisjon en skive med konisk profil som deformeres aksialt under belastning og genererer en kontrollert fjærkraft. Denne fjærtypen kan levere høy kraft på svært liten plass, og egner seg derfor godt i bruksområder der både plass og vekt er begrenset.

Tallerkenfjærer er også kjent som Belleville-fjærer, oppkalt etter den franske ingeniøren Julien Belleville, som tok patent på konstruksjonen i 1867. Begge begrepene viser til den samme komponenten og brukes om hverandre.

Hvordan fungerer en tallerkenfjær?

Tallerkenfjærer forklart

Når en Belleville-fjær komprimeres, omdanner den koniske fjærgeometrien aksial kraft til en kontrollert fjærkraft. Resultatet er høy kraft med liten nedbøyning, noe som gjør den ideell i bruksområder med begrenset plass. Forholdet mellom belastning og nedbøyning er ikke-lineært, men forutsigbart, og beregnes i henhold til DIN EN 16984.

Belastnings- og nedbøyningsegenskaper

Forholdet mellom belastning og nedbøyning i en tallerkenfjær bestemmes av geometrien. Konusvinkelen, tykkelsen og diameteren påvirker alle hvordan fjæren reagerer under kompresjon. Avhengig av forholdet mellom konushøyden og materialtykkelsen kan belastnings- og nedbøyningskurven være progressiv, lineær eller regressiv. Denne fleksibiliteten gjør det mulig for ingeniører å konstruere en Belleville-fjær med en forutsigbar og repeterbar belastningskurve.

Stabling i serie og parallelt

Stabling endrer egenskapene til de enkelte tallerkenfjærene: Seriekobling øker fjærvandringen, parallellkobling øker belastningskapasiteten, og kombinasjoner av begge gjør det mulig for ingeniører å finjustere ytelsen for bestemte driftsforhold. Denne fleksibiliteten, kombinert med jevn belastningsfordeling under dynamiske og ekstreme driftsforhold, er en viktig grunn til at tallerkenfjærer brukes i så mange forskjellige bruksområder.

Fordeler med tallerkenfjærer

I motsetning til konvensjonelle spiralfjærer kan tallerkenfjærer levere høy kraft på liten plass. Det er en viktig fordel i bruksområder der plass og tilgjengelighet er begrenset. Belastnings- og nedbøyningskurven kan tilpasses, og derfor brukes tallerkenfjærer mye i presisjonsapplikasjoner der nøyaktig kraftkontroll er viktig.

Under dynamiske belastningsforhold absorberer og frigjør tallerkenfjærer energi effektivt, samtidig som de opprettholder jevn ytelse gjennom gjentatte sykluser. Dette gir god utmattingsbestandighet og lang levetid, noe som er spesielt viktig i bruksområder innen bilindustrien, luftfart og romfart og tungt maskineri, der pålitelighet under vedvarende belastning er avgjørende.

Geometrien gjør det også mulig å kompensere for termisk ekspansjon, slitasje og mekanisk avspenning uten at funksjonen går tapt.

Typer tallerkenfjærer

Tallerkenfjærer kan brukes i ulike konfigurasjoner avhengig av kravene i applikasjonen.

Enkeltstående tallerkenfjærer

Bruk av enkeltstående tallerkenfjærer er den vanligste konfigurasjonen og gir presis belastning over et kort nedbøyningsområde. Enkeltstående tallerkenfjærer er ideelle for bruksområder med høy belastning og begrenset plass.

Seriestabling

Når det er behov for større nedbøyning uten å øke kraften, kan flere tallerkenfjærer stables i serie. De plasseres vekselvis i motsatt retning for å øke fjærvandringen samtidig som belastningen forblir den samme som for én enkelt fjær.

Parallellstabling

Når tallerkenfjærer stables parallelt, altså i samme retning, øker belastningskapasiteten samtidig som nedbøyningen tilsvarer den for én enkelt fjær. Denne konfigurasjonen egner seg godt for krevende bruksområder med høy kraft.

Kombinasjonsstabling

Ved å kombinere serie- og parallellstabling kan ingeniører finjustere både belastning og nedbøyning for spesialiserte bruksområder.

Slissede tallerkenfjærer

Slissede tallerkenfjærer har radiale spor som endrer belastnings- og nedbøyningskurven og reduserer stivheten. De egner seg godt til bruksområder som krever kontrollert fleksibilitet og en mykere fjærkarakteristikk.

Materialer for tallerkenfjærer

Fjærstål

Fjærstål er et vanlig materialvalg fordi det gir høy styrke, god utmattingsbestandighet og god kostnadseffektivitet.

Rustfritt stål

For miljøer med høy luftfuktighet, korrosive stoffer eller ekstreme temperaturer gir rustfritt stål pålitelig korrosjonsbestandighet uten at det går på bekostning av belastningsytelsen.

Superlegeringer

I svært krevende miljøer som luftfart og romfart, offshore og kraftproduksjon gir superlegeringer som Inconel svært god motstand mot varme, oksidasjon og slitasje. De opprettholder ytelsen under forhold der standard fjærstål ville blitt svekket.

Hvor brukes tallerkenfjærer?

Bruksområder i bilindustrien

Tallerkenfjærer brukes ofte i bilsystemer. De opprettholder spenning og absorberer vibrasjoner på liten plass, og brukes blant annet i clutchsystemer, bremsesystemer og ventilaktivering.

Tungt maskineri

I tungt maskineri brukes Belleville-fjærer til å håndtere høye belastninger og kontrollere vibrasjoner i utstyr som arbeider under vedvarende belastning. De gir god utmattingsbestandighet og jevn belastningsfordeling i krevende industrielle miljøer.

Fornybar energi

Innen fornybar energi brukes tallerkenfjærer blant annet i vindturbiner, der de håndterer ekstreme belastninger, vibrasjoner og utmatting i både landbaserte og offshore-miljøer, hvor korrosjonsbestandighet også er et viktig krav.

Elektronikk

Tallerkenfjærer gir stabilt kontakttrykk og kompakt belastningskontroll i elektroniske komponenter, som brytere og satellittsystemer.

Presisjonstallerkenfjærer fra Lesjöfors

Tallerkenfjærer er konstruert for å levere høy belastningsytelse på minimal plass og brukes i bilindustrien, industrien og energisektoren over hele verden. Hos Lesjöfors leverer vi både standard Belleville-fjærer og spesialtilpassede fjærkonstruksjoner, fra standard fjærstål til superlegeringer for de mest krevende miljøene.

Med tykkelser fra 0,10 til 12 mm, ytre diametre på opptil 500 mm og ISO-sertifisert produksjon har vi både produktutvalget og den tekniske ekspertisen som skal til for å oppfylle nesten alle krav.

Utforsk Lesjöfors tallerkenfjærer