上海核工碟形彈簧制造有限公司
周興友
碟形彈簧由于其剛度大的特點,可以運用于普通彈簧不能解決的領(lǐng)域,,從功能上大致可以作為減震,,如重型機械設(shè)備的緩沖、吸收建筑物地震波,;預(yù)緊,,如補償鋼結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮、為螺栓提供預(yù)緊補償,、為各種摩擦片提供預(yù)緊力,;儲能,特別是在電力不能或不宜發(fā)揮作用時,,碟形彈簧可以提供方便的,,大功率的能量輸出,如內(nèi)燃機在啟動電機不能工作時的緊急啟動,、高壓開關(guān)異常情況時的緊急處置等,。上海核工碟形彈簧制造有限公司在設(shè)計、制造碟形彈簧中,,積累了大量的碟形彈簧專業(yè)能力,。下面對碟形彈簧作為儲能器件的能量轉(zhuǎn)換效率進行分析。
碟形彈簧(以下簡稱彈簧)在壓縮狀態(tài)恢復(fù)時,,假設(shè)底部為接觸面,,速度為0;上部與負荷接觸為自由狀態(tài),,速度為V,;處于底部與頂部的速度處于0和V之間且為線性關(guān)系,離底部h的速度為 
nnecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"> V,;與底部平行的截面的面積固定,,設(shè)為S;密度為ρ,;總質(zhì)量為m,;彈簧高度為H;負荷的質(zhì)量為 ,,見圖1則

彈簧的質(zhì)量
m=SHρ (式1 )
彈簧的動能


圖1

將式1代入式2

負載的動能

由GB/T 1972-2005 碟形彈簧國家標準附錄C.3.4可以計算出彈簧由 恢復(fù)到 時,,彈簧輸出變形能 轉(zhuǎn)化為彈簧和負載的動能(負載其他形式的能量可以認為是由負載的動能間接轉(zhuǎn)化)


能量轉(zhuǎn)化效率

將式3、式4,、式6代入式7可得

由式8可知:
由于彈簧不可能沒有質(zhì)量(m 0),,故轉(zhuǎn)化效率η小于1,;當彈簧質(zhì)量與負荷質(zhì)量相等時,,轉(zhuǎn)換效率為75%,;當彈簧質(zhì)量為負荷質(zhì)量的3倍時,轉(zhuǎn)換效率為50%,。
總之,,為提高轉(zhuǎn)換效率,在彈簧質(zhì)量一定的情況下,,應(yīng)提高負載的質(zhì)量(或等效質(zhì)量),。