واشر فنری چیست و چه کارکردی دارد؟

نمایش تمام تامین کنندگان واشر فنری

واشرهای فنری که گاهی اوقات فنرهای دیسکی نیز نامیده می شوند، زیرگونه ای از واشرها هستند . آنها قابلیت‌های مکانیکی خود را به مشخصات منحصر به فرد ماده می‌بخشند: وقتی در معرض بار قرار می‌گیرند، بی‌نظمی‌های واشر با مقاومتی متناسب فشرده می‌شوند تا به شکل از پیش منحرف شده خود بازگردند. واشرهای فنری در کاربردهایی استفاده می شوند که مجموعه ها به بخشی برای بازی کردن، حذف جغجغه، حفظ کشش مجموعه، جبران انبساط یا انقباض مواد پس از مونتاژ، یا جذب بارهای ضربه متناوب و ارائه یک واکنش کنترل شده تحت بارهای دینامیکی نیاز دارند.  

واشرهای فنری چگونه کار می کنند؟

 واشر فنری که تحت بار منحرف می شود، بسیار شبیه به فنر فشاری است . به این ترتیب، نرخ انحراف یک واشر موج مشروط به ابعاد و مواد واشر است. واشرهای فنری ضخیم تر و بلندتر می توانند بار بیشتری را تحمل کنند. هنگامی که تحت فشار قرار می گیرد، بی نظمی های افزایش یافته فنر دیسکی به میزان از پیش تعیین شده صاف می شود. واشرهای فنری یا تحت بار استاتیکی یا دینامیکی هستند. در یک کاربرد بار استاتیک، وظیفه اصلی واشر حفظ بار است و ممکن است از میزان بار الاستیک مواد واشر فراتر رود. برای بار دینامیکی، واشر به عنوان یک فنر خم کننده عمل می کند و نباید از حد تسلیم تجاوز کرد یا تغییر شکل دائمی رخ می دهد.

 واشرهای فنری دچار تغییر شکل الاستیکی می شوند که برگشت پذیر است و توسط مواد ساخت و ساز تعیین می شود. اگر واشر بیش از حد تحت فشار قرار گیرد یا نزدیک به پایان عمر چرخه خود باشد، تغییر شکل پلاستیکی را تجربه خواهد کرد که در آن مقداری از انحراف آن غیرقابل برگشت است. این اولین نشانه خستگی ماشین لباسشویی است.

 واشرهای فنری ردپای کوچکی دارند و در ماشین‌های کوچکی که فنر کویل نامناسب هستند، ارزش دارند. واشرهای فنری همچنین می توانند به صورت خطی، پیش رونده یا پسرونده منحرف شوند و این دستگاه ها انحراف متقارن را حول محور واشر نشان می دهند. واشرهای فنری می توانند روی هم چیده شوند تا مجموعه یا سری فنرهایی ایجاد کنند که در آن انحراف و ظرفیت بار می تواند بدون تأثیر مادی بر نیروهای درگیر متفاوت باشد. 

چگونه تولید می شوند؟

 روش های تولید واشر فنری شامل مهر زنی، ماشینکاری، فورج گرم، نورد یا ترکیبی از اینها می باشد. اینفوگرافیک زیر پروتکل تولید متداول واشر فنری را با توجه به مواد و الزامات کاربردی توضیح می دهد.

  برخی از واشرهای فنری پس از اولین فشرده‌سازی، تغییر شکل پلاستیکی جزئی و قابل قبولی را تجربه می‌کنند و به ارتفاع قبلی خود باز نمی‌گردند، اگرچه واشر از نظر مکانیکی سالم است. این به عنوان "تنظیم" شناخته می شود و یک سازنده ممکن است آن را انتخاب کند که واشر فنری را در فرآیندی به نام خراش از پیش تنظیم کرده است. گزینه های دیگر تولید شامل لایه برداری شات و افزودن پوشش های مقاوم در برابر خوردگی برای افزایش عمر واشر فنری است.

ابعاد واشر

 ابعاد یک واشر فنری برای اجرای موفقیت آمیز آن بسیار مهم است زیرا به دلیل اندازه کوچک آنها ارزش دارد. مانند همه فنرها، ابعاد آنها نیز بسته به انحراف تغییر می کند.

• قطر بیرونی (OD) عرض خط مستقیم در سراسر واشر تا دورترین لبه های آن است.

• قطر داخلی  (ID) عرض در سراسر سوراخ سوراخ واشر است.

• قطر بین شکاف ها (DAS) اندازه گیری واشر منهای فلنج های شیب دار است. این فقط در واشرهای بللویل قابل استفاده است و ممکن است به اندازه قطر داخلی باشد.

• قطر چرخش مرکز  (DCR) فاصله بین نقاط مرکزی فلنج های واشر است. این در اصل گام واشر است.

• ارتفاع مخروطی (CH) اندازه گیری واشر بین پایین ترین و بالاترین نقطه آن در حالت استراحت است. این هرگز نباید بیشتر از 40 درصد ضخامت صفحه باشد

• ضخامت صفحه  (T) عرض مواد مورد استفاده برای ساخت واشر است.

• پاکت واشر فضایی است که برای انحراف واشر اختصاص داده شده است، زیرا قطر واشر در هنگام بارگذاری بزرگتر می شود.

مواد واشر فنری

عملکرد واشر فنری به تغییر شکل الاستیک مواد آن بستگی دارد که باید دارای استحکام کششی خوب و محدودیت های الاستیک باشد. حد خستگی بالا محصول ماده نیست، اما می تواند با استفاده از فلزات با کیفیت با سطح صاف و بدون کربن افزایش یابد. مدول یانگ یک اندازه گیری است که برای پیش بینی بار و قابلیت انحراف یک ماده استفاده می شود.

• فولاد به دلیل سهولت کار و استحکام کششی بالا رایج ترین ماده برای واشرهای فنری است. آلیاژ کروم وندیم یک فولاد با کیفیت بالاتر با قابلیت سخت شدن خوب است. از آن برای ساخت واشرهای فنری بسیار ضخیم استفاده می شود. واشرهای تخصصی که مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهند شامل آلیاژهای فولاد نیکل هستند . برنامه های کاربردی در دمای بالا، کروم-مولیبدن را در ساختار مواد ترکیب می کنند تا واشرهایی ایجاد کنند که می توانند بیش از 400 درجه سانتیگراد کار کنند.

• آلیاژهای مس واشرهای غیر مغناطیسی و در عین حال رسانای الکتریکی را همراه با مقداری مقاومت در برابر خوردگی ارائه می دهند. این آلیاژها از استحکام کمتری نسبت به فولاد برخوردارند.

• آلیاژهای نیکل کروم و نیکل کروم کبالت دارای استحکام کششی بسیار بالا با نسبت الاستیک بسیار کم هستند. این واشرها در صورت بارگذاری بیش از حد گیرایی بیشتری خواهند داشت، اما طول عمر و مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند. آنها همچنین می توانند در طیف وسیعی از دماها، از صفر مطلق تا بیش از 700 درجه سانتیگراد، کار کنند. ساخت این آلیاژهای گران قیمت دشوار است. 

چه کاربـــــــــــــردهایی دارند؟

واشرهای فنری را می توان به عنوان نوعی واشر قفلی برای از بین بردن صدای جغجغه یا لرزش که ممکن است پیچ و مهره را باز کند استفاده کرد. اینها در مواردی که فنر کویل غیرعملی یا خیلی بزرگ است رایج است. فنرهای دیسکی در فلنج های لوله برای مقابله با نشتی فلنج در دماهای بالا و فشارهای مختلف رایج هستند. این دستگاه‌های کوچک همچنین در بسیاری از انواع شیرها و پمپ‌ها، سیستم‌های ترمز، انواع کوپلینگ‌ها، پرس‌های ماشینی، تله‌کابین‌های هوایی، سیستم‌های تعلیق دیگ بخار و اجزای حفاظت از اضافه بار در ترانسفورماتورهای الکتریکی یافت می‌شوند. در دهه 1930 فنر دیسکی برجسته شد، زمانی که فرمول های محاسبه فنرهای دیسکی قبل از جنگ جهانی دوم در ایالات متحده ایجاد شد. به این ترتیب، واشر فنری در مین های ضد تانک و اسلحه های توپخانه استفاده می شد.

 استانداردها

 ADS AGS162  - واشر تک فنری

 ADS AGS163  - واشر دو فنر

 منبع: globalspec.com