RENCOL® 精密定位圈工程原理

精密定位圈设计的首要原理

RENCOL® 精密定位圈是一种精密弹簧钢产品，从钢带到波纹成型，每个波纹都起到弹簧作用。料片卷圆后做成定位圈。

在构成精密定位圈的波形薄带钢弹性极限范围内，适用简单的弹簧理论，即作用力 (N) --

• 其中：K 为弹簧常数 (Nmm-1)，c 为位移 (mm)。

影响 K 的因素包括：由杨氏模量表示的 材料规格 、材料厚度、波距、波宽、波肩形状、波细化过程、定位圈两侧平面宽度、定位圈两侧平面厚度、波根部半径。波峰半径

其中，如果波形状已给定，则两个主要的因素为厚度和波距。

所以，弹簧常数 (kNmm-1) 的公式为：K = 4.8 · E · w · t/p³

• 其中，E 为材料的弹性模量 (kNmm²)，w 为宽度，t 为厚度 (mm)，p 为波距 (mm)。

三次幂关系使工程师能够考虑各种弹簧刚度的可能性。 复杂的波纹带有特殊的几何设计与结构，可实现非常高的弹簧刚性以及高作用力。

我们可以从 FEA 模型中看出，波肩是刚度的主要影响因素。 这就是高扭矩应用中定位圈周围经常有多个波带的原因之一。

在使用硬钢规的测试中，具有 2 套波形的双联式定位圈产生的扭矩是尺寸相同的单一带状定位圈的 1.7 倍。

通过改变定位圈的复杂结构、材料厚度、硬度等创建一个适当的弹簧常数，并由此实现预定保持力和/或滑移扭矩，我们可以针对每一种应用专门设计定位圈。径向负荷 (N) 的计算公式为：FR = n x c x K

• 其中：n 为波纹的数量，c 为波形的压缩 (mm)，K 为弹簧常数 (Nmm-1)

轴向装配力 (N) 的计算公式为：A = F_R · u

• 其中：m 为摩擦系数

扭矩 (Nm) 的计算公式为：T = F_A · d/2

• 其中：d 为直径 (mm)。务必注意弹簧常数的范围以及设计给定大小定位圈所需的作用力和扭矩。实证研究表明，弹性特性的波压缩范围会根据波形结构而有所不同。 弹性特性的典型范围为波高度压缩的 3%-7%，但是对于专门为固定轴承而设计的轻型定位圈，弹性极限可高达 50%，可用范围为 20% 至 40%。