Wie berechnet man die geschätzte Ermüdungslebensdauer einer Tellerfeder?

Gemäß dem Spezifikationsdiagramm (dargestellt in Abbildung 2) beträgt die Spannung II (σII) bei 15% 128 N/
mm² und die Spannung III (σIII) 264 N/mm². Die Spannung II (σII) bei 75% ist 923 N/mm² und die Spannung III (σIII) ist 1.140 N/mm². Berechnen Sie nun die Unterschiede zwischen den Spannungen an jeder Position.

Wie in der obigen Berechnung gesehen, tritt die maximale Spannungsdifferenz an Position III auf, daher werden wir die Spannungswerte aus Position III und die Diagramme der Ermüdungslebensdauer verwenden, um die Ermüdungslebensdauer der Tellerfeder zu schätzen.

Der Schnittpunkt einer vertikalen Linie, die auf der X-Achse gezeichnet ist, die die minimale Spannung an Position III darstellt, und einer horizontalen Linie, die auf der Y-Achse gezeichnet ist und die die maximale Spannung an Position III darstellt, ist die geschätzte Ermüdungslebensdauer. In diesem Beispiel und unter Verwendung von Abbildung 3 wird die Linie auf der X-Achse bei 264 N/mm² gezeichnet, und die Linie auf der Y-Achse bei 1.140 N/mm². Der Schnittpunkt liegt etwas oberhalb von der Linie “100.000 Zyklen”, dargestellt durch N = 105 in Figur 3. Dies stellt eine geschätzte Ermüdungslebensdauer von etwas weniger als 100.000 Zyklen dar.

Die maximale Spannungsdifferenz tritt wieder an Position III auf. Unter Bezugnahme auf das Diagramm der Ermüdungslebensdauer in Figur 5 und bei der Aufzeichnung von 430 N/mm² auf der X-Achse und 810 N/mm² auf der Y-Achse liegt der Schnittpunkt der Linien etwas unter der 2-Millionen-Zykluslinie; daher beträgt die geschätzte Ermüdungslebensdauer über 2 Millionen Zyklen.

Diese Beispiele zeigen, wie eine Verringerung der Durchbiegung zu einer Erhöhung der Ermüdungslebensdauer führt.

Die Diagramme der Ermüdungslebensdauer basieren auf Labortests, die an einzelnen Tellerfedern bei Raumtemperatur durchgeführt wurden. Die Prüfung erfolgte mit einer Frequenz, die keine Erwärmung
zur Folge hatte. Die Testscheiben waren gefettet und wurden auf einem polierten Amboss getestet; die tatsächliche Ermüdungslebensdauer lag wahrscheinlich über den in den Diagrammen geschätzten Werten. Diese Diagramme gelten für einzelne Scheiben und Stapel von maximal (10) Tellerfedern in Reihe geschichtet. Parallel geschichtete Tellerfedern haben eine reduzierte Ermüdungslebensdauer aufgrund von Wärmeentwicklung durch Reibung.

Die Durchbiegung der Tellerfeder bestimmt ihre Ermüdungslebensdauer. Die zunehmende Endbelastung erhöht die Spannung in der Tellerfeder, was zu einer geringeren Ermüdungslebensdauer führt. Eine zunehmende Vorspannung reduziert die Durchbiegung und führt zu einer erhöhten Ermüdungslebensdauer. Die in diesem Papier enthaltenen Leitlinien sind allgemeiner Natur. Die Prüfung unter realen Bedingungen ist notwendig, um die Schätzungen der Ermüdung zu überprüfen.