Vad är en tallriksfjäder? Typer, material och användningsområden

På Lesjöfors tillverkar vi tallriksfjädrar både som standardprodukter och enligt kundanpassade specifikationer. Vi levererar till ingenjörer och inköpsteam inom många olika branscher. I den här guiden förklarar vi vad en tallriksfjäder är, hur den fungerar och var den används.

Vad är en tallriksfjäder?

En tallriksfjäder är per definition en bricka med konisk profil som deformeras axiellt vid belastning och genererar en kontrollerad fjäderkraft. Den här typen av fjäder ger hög kraft på ett litet utrymme och passar därför bra i applikationer där både utrymme och vikt är begränsade.

Tallriksfjädrar kallas även Belleville-fjädrar efter den franske ingenjören Julien Belleville, som patenterade konstruktionen år 1867. Båda begreppen avser samma komponent och används synonymt.

Hur fungerar en tallriksfjäder?

Tallriksfjädrar förklarade

När en Belleville-fjäder trycks ihop omvandlar den koniska fjädergeometrin den axiella kraften till en kontrollerad fjäderkraft. Resultatet är en hög kraft vid liten deformation, vilket gör den idealisk i applikationer där utrymmet är begränsat.

Sambandet mellan belastning och deformation är icke-linjärt men förutsägbart och beräknas enligt DIN EN 16984.

Belastnings- och deformationskarakteristik

Sambandet mellan belastning och deformation i en tallriksfjäder bestäms av dess geometri. Konvinkel, tjocklek och diameter påverkar alla hur fjädern reagerar vid kompression.

Beroende på förhållandet mellan konhöjd och materialtjocklek kan belastnings- och deformationskurvan vara progressiv, linjär eller regressiv. Denna anpassningsbarhet gör det möjligt för konstruktörer att utforma en Belleville-fjäder med en förutsägbar och repeterbar belastningskurva.

Stapling i serie och parallellt

Stapling förändrar hur enskilda tallriksfjädrar beter sig. Seriekopplade fjädrar ger större fjäderväg, parallellkopplade fjädrar ökar belastningskapaciteten. Kombinationer av båda varianterna gör det möjligt för konstruktörer att finjustera prestandan efter specifika förhållanden.

Tallriksfjädrar anpassar sig till olika behov och fördelar belastningen jämnt, även under dynamiska och extrema driftsförhållanden. Därför passar de för många olika applikationer.

Fördelar med tallriksfjädrar

Till skillnad från spiralfjädrar ger tallriksfjädrar hög kraft på ett kompakt utrymme. Det är en avgörande fördel i applikationer där utrymme och åtkomst är begränsade.

Fjädrarna kan anpassas för att ge önskad belastning och deformation. Därför passar de bra i applikationer som kräver noggrann kraftreglering.

Vid dynamisk belastning absorberar och frigör tallriksfjädrar energi effektivt och bibehåller en jämn prestanda under upprepade belastningscykler. Det ger dem god utmattningsbeständighet och lång livslängd.

Det är särskilt viktigt inom fordonsindustrin, flyg- och rymdindustrin samt i tunga maskiner, där tillförlitlig funktion under långvarig belastning är avgörande.

Geometrin gör också att tallriksfjädrar kan kompensera för värmeutvidgning, slitage och mekanisk relaxation utan att funktionen försämras.

Typer av tallriksfjädrar

Tallriksfjädrar kan användas i olika kombinationer beroende på applikationens krav.

Enskilda tallriksfjädrar

Att använda tallriksfjädrar var för sig är den vanligaste formen. Den ger en exakt belastning över ett kort deformationsområde. Enskilda tallriksfjädrar passar särskilt bra i applikationer med höga belastningar och begränsat utrymme.

Seriestaplade tallriksfjädrar

När större deformation behövs utan att kraften ökar kan flera tallriksfjädrar staplas i serie. De placeras då växelvis åt motsatta håll för att ge längre fjäderväg samtidigt som belastningen förblir densamma som för en enskild fjäder.

Parallellstaplade tallriksfjädrar

När tallriksfjädrar staplas parallellt, alltså i samma riktning, ökar belastningskapaciteten samtidigt som deformationen förblir densamma som för en enskild fjäder. Den här konfigurationen passar applikationer med höga krafter och tunga belastningar.

Kombinerade staplingar

Genom att kombinera serie- och parallellstapling kan konstruktörer finjustera både belastning och deformation för specialanpassade applikationer.

Slitsade tallriksfjädrar

Slitsade fjädrar har radiella spår som förändrar kraft-fjädringskurvan och minskar styvheten. De passar bra för applikationer som kräver kontrollerad flexibilitet och en mjukare fjäderkarakteristik.

Material för tallriksfjädrar

Fjäderstål

Fjäderstål är ett vanligt materialval eftersom det har hög hållfasthet, god utmattningsbeständighet och är kostnadseffektivt.

Rostfritt stål

För miljöer med hög luftfuktighet, korrosiva ämnen eller extrema temperaturer ger rostfritt stål ett tillförlitligt korrosionsskydd utan att försämra belastningsprestandan.

Superlegeringar

I mycket krävande miljöer, som inom flyg- och rymdindustrin, offshoreverksamhet och kraftproduktion, ger superlegeringar som Inconel motståndskraft mot värme, oxidation och slitage. De bibehåller prestandan där vanliga fjäderstål skulle försämras.

Var används tallriksfjädrar?

Fordonssystem

Tallriksfjädrar är vanliga i olika fordonssystem. De håller spänningen och absorberar vibrationer i ett kompakt utrymme och används i kopplingsenheter, bromssystem och ventilmekanismer.

Tunga maskiner

I tunga maskiner hanterar tallriksfjädrar höga belastningar och dämpar vibrationer i utrustning som utsätts för kontinuerliga påfrestningar. De har god utmattningsbeständighet och ger en jämn lastfördelning i krävande industrimiljöer.

Förnybar energi

Inom sektorn förnybar energi hjälper tallriksfjädrar vindkraftverk att hantera extrema belastningar, vibrationer och utmattning. De fungerar i både land- och havsbaserade miljöer, där hög korrosionsbeständighet är avgörande.

Elektronik

Tallriksfjädrar ger ett stabilt kontakttryck och kompakt belastningskontroll i elektroniska komponenter som brytare och satellitsystem.

Tallriksfjädrar från Lesjöfors

Tallriksfjädrar är konstruerade för hög belastningskapacitet på minimalt utrymme och används inom fordonsindustrin, industrin och energisektorn över hela världen. Lesjöfors erbjuder både standardiserade tallriksfjädrar och kundanpassade fjäderlösningar, från vanligt fjäderstål till superlegeringar för de mest krävande miljöerna.

Med tjocklekar från 0,10 till 12 mm, ytterdiametrar på upp till 500 mm och ISO-certifierad produktion har vi sortimentet och den tekniska kompetensen för att uppfylla nästan alla krav.

Utforska Lesjöfors tallriksfjädrar