Comment déterminer la bonne configuration de la pile de rondelles ressorts ?

Les rondelles ressorts sont des composants de précision de forme conique conçus pour être chargés axialement. Les rondelles ressorts peuvent être soumises à une charge statique continue ou intermittente, ou à une charge dynamique continue. Ce qui distingue les rondelles ressorts des autres types de ressorts, c’est que la déflexion du disque à une charge donnée est prévisible, ce qui permet de calculer la durée de vie minimale du cycle. En raison de leur prévisibilité, de leur grande fiabilité et de leur résistance à la fatigue inégalée, les rondelles ressorts sont préférées à tous les autres types de ressorts dans les applications critiques telles que les soupapes de sécurité, les mécanismes d’embrayage et de freinage des ascenseurs et des équipements lourds, et les supports des systèmes de tuyauterie industrielle. Les rondelles ressorts peuvent être utilisées individuellement ou assemblées en piles pour obtenir les caractéristiques de force-déflexion requises pour l’application. Ce livre blanc présente les différentes méthodes d’empilage des rondelles ressorts et explique comment déterminer la configuration d’empilage appropriée pour une application particulière. 

Pour obtenir les performances optimales des rondelles ressorts, il est préférable de maintenir la déflexion de travail entre 15 % et 75 % de la déflexion totale, car c’est dans cette plage que les résultats mesurés correspondent le plus précisément aux caractéristiques théoriques de la rondelle ressort. Si une seule rondelle ressort n’est pas capable de fournir les caractéristiques de force/déflexion requises par l’application, les rondelles ressorts peuvent être empilées en série, en parallèle ou en combinaison pour répondre aux exigences (voir ci-dessous : Méthodes F2 2F 1 d d’empilage et Figure 1).

Le frottement entre les rondelles ressorts empilées en parallèle doit être pris en compte. Les facteurs qui influent sur le frottement sont le nombre de disques empilés en parallèle, l’importance de la déflexion des disques, la lubrification des disques et la f inition de la surface des disques et des éléments de guidage. La tolérance raisonnable pour chaque surface de glissement est de 2 à 3 %. Un frottement supplémentaire dans les disques empilés en parallèle entraîne une courbe de charge/déflexion réelle différente de la courbe théorique. Les charges réelles sont plus élevées lorsqu’une charge est appliquée et réduites lorsque la charge est retirée. Cette hystérésis se traduit par un effet d’amortissement qui augmente avec des disques plus épais ou un nombre de disques empilés en parallèle plus élevé. (Figure 2)

Figure 3

Le frottement entre les surfaces de glissement doit être minimisé pour réduire l’écart par rapport aux prédictions théoriques et réduire l’accumulation de chaleur préjudiciable à la durée de vie du disque. Les rondelles ressorts empilées en parallèle doivent être lubrifiées avec un lubrifiant solide tel que le bisulfure de molybdène et limitées à un maximum de 4 disques en parallèle. Le frottement sera moindre dans une pile orientée verticalement que dans une pile chargée horizontalement. Dans les applications dynamiques, il existe une période de « rodage » pendant laquelle le frottement diminue au fur et à mesure que la finition des surfaces de glissement et de contact s’use et se lisse en raison du contact pièce sur pièce.

Lors de l’empilement des rondelles ressorts, une large gamme de caractéristiques de force/déflexion est possible ; l’empilement peut être conçu avec des courbes de charge spécifiques pour répondre aux exigences de l’application avec une possibilité de progressivité et de régression (Figure 3).