碟形弹簧在建筑工程中的应用
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碟形弹簧在建筑工程中的应用
安永敢沈子建周汝林
(上海核工碟形弹簧制造有限公司,上海,20161
5)
摘要
本文介绍了碟形弹簧的特性、设计方法及我公司设计生产的碟形弹簧在铁路上海南站站
房(站屋工程)中应用,最后探讨了碟形弹簧的发展趋势。
关键词
碟形弹簧上海南站横向隔震
Abstract:Thispaperdescribesthecharac七eristicsofthedisc
spring,
designmethodsanddesigncompanyinthespring
dish
Shanghainanzhan
RailwayStation《Stationhousingprojects)applications,the
last
of
the
developmenttrendofdiscsprings.
Keywords:Discspring;ShangHai
SouthrailwayStation;Horizontal
isolarion
月I】置
碟形弹簧是用金属板料或者用锻压坯料加工成型丽成的截锥形截面的碟垫式弹簧,它具
有刚度大、变刚度的特性,且能以小变形承受大载荷。以前大部分应用于各种重犁机械、大
炮、飞机中作为强力缓冲和减振元件,以及用作汽车拖拉机的离合器弹簧及减压阀或安全阀
中的压紧预紧弹簧等。当前随着研究的深入和制造精度的提高,碟形弹簧在建筑工程中也得
到了大量的应用,例如用作桥梁抗震和强力缓冲元件、用作高层及大型建筑的抗震、缓冲、
减压及减小建筑收缩的隔震元件。
一、应用场合分析
铁路上海南站足上海近期建成的又一座标志性建筑,它以其外形的美观和设计的人性化
而著称,更为重要的是它在设计中处处体现了先进的设计方法,在上海南站站屋工程的节点
设计就得到很好的体现,此设计充分利用了碟形弹簧强阻尼和强耗能作用,当建筑受到震、
不平衡力作用时可以有效的减少破坏作用。如图l所铁路上海南站站房的房顶是通过梁柱连
一61—
接点撑起米的,吾个H点通过活动主梁连接轴支撑。粱托的F部通过如吲2所示的精动轴相
连,滑动轴两土使用两组碟形弹簧组夹紧滑动轴,如罔3所示为碟形弹簧的安装位置图,通
过对林弹簧“I的件用,使滑动轴径向作用受力平衡t当柑动轴受到水平震动或者是扣曲变形
时,弹豫组可阻大大减少危害。
二、碟形弹簧组设计
扯选择碟形弹簧时优先选择国家标准列Ⅲ的弹簧,当日家标准-l,所,IJ4;能满足使用要求
叫口r以自行设计。绎过设|f分析国家标准c{・的碟形弹簧币能满足木次设计的标准碟形弹簧,
所以我们必预n行设计。
图表3图表4
不宜超过√2,当h0/t>√2时弹黄就呈现霉刚度特性这样就会使弹簧在使用状态且有不稳定特
性,甚至使弹簧失敬。如图4所示为碟形弹簧理论特性曲线,在选择碟形弹簧时可作为我们
选择碟J*弹簧的重要参考依据。
根据弹簧使用空问状况,确定弹簧的D或者d,枉设训碟形弹簧时.一般选取C=I-2
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之问,对于吸振、缓冲的弹簧C
般在I7.2之间墩,这样可咀达到培大的吸震需要t但是也
不是定要满足的,在设计时最+璺的还有要根据使用空问需要来确定。
根据使用场合的强度条什确定弹簧的厚度及不蚓的组台形式,由T弹簧的设计要求刚度
为2000N/ram,ur得出弹簧的厚度和组合形式。
材抖选择及使用庶力根据碟形弹簧标准(GB/T1972—2005)碟形弹簧的标准材料为
60Si2MnA和50CrVA,南于使用条什对弹簧的材料没有特殊耍求,普通材料能满足使用要求,
材}4选择60Si2MnA,H受静载荷碟簧的压平时的应力o
om接近材料屈服点o
s。
虽终发讨方案为:碟形弹簧的外径D=160ram,内径d=113ram,厚度t--6mm.自由高度
H0=10IIlIIl,h0/t---067.组合形式为8片单片蚶合为组。其翱台及装配形式如图5所小。如
幽6为弹簧的特性曲线。
三、使用效果分析
从罔3中我们可以看到,滑动轴两边抖柏一组碟形弹簧组,返两组碟形弹簧组安装打式、安
装数量及弹簧组的预址力工作状奄是相同的,这就保证了两纽弹簧组在正常使用状卷下处于
平衡的状态,即弹簧组在正常状忐F承受静载荷。当滑动轴存释向受到稳定或者震动载荷作
用,我们刈以用简化模掣进行分析,我们首先测试单片碟形弹簧往返程曲线如图7所示。
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一{譬》
图表6
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纛匕兰≤二。—。——一
从图7可以看出.返程力减小20%左心,说
明碟形弹簧耗能非常强。由此可以分析,当两个
碟形弹簧组在使用中冲击载荷作用时,它的耗能
能力将会更强。
图表5
图寰7
四、碟形弹簧在建筑工程应用的展望
从这几年碟簧行应用来看,碟簧的应用范围越来越广,在很大的范阐内正在取代螺旋弹
簧,并在建筑jIk得到不断的应用,例如在桥梁震动缓冲中得到很大应用,在建筑竖向减震中
得到很大应用。随着我们机械制造水甲的提高和材料加工精度的提高,我国的碟簧弹簧产业
在未来几年中将会得到长足的发展,全国年的总销售额有望突破lO亿元,将会改变高精度碟
形弹簧靠进U的局面。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册.单行本.弹簧.起重运输件.五金件.北京:化学工业出版社,2004.1
[2]陆文遂.碟形弹簧的计算设汁与制造.上海:复旦大学出版社,1980
[3]张玉敏等.碟形弹簧竖向减震装置的研究.哈尔滨:哈尔滨大工业学学报.2005.12
[4]中华人们≥£和困国家标准。碟形弹簧(GB/T
1972—2005)
[5]张东文.弹簧设计与制造_T艺新技术及质量监控实用手册.北京:中国科学文化音像出版社
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