电动执行机构碟簧组件的设计与研究 ①

纪慧泉， 张剑峰

(1.江苏旅游职业学院，江苏 扬州 225000;2.扬州大学机械工程学院，江苏 扬州 225127)

0 引 言

碟形弹簧简称碟簧，它作为一种重要的弹性承载元件，具有体积小、承载能力大、缓冲和减震能力强等特点[1]。碟簧具有变刚度特性，采用不同的组合方式可以得到不同的力学性能[2-3]。它的优点是在很小的变形条件下,能承受较大载荷,从而减小整机的体积和重量,节省空间和原材料，因此被广泛用于钻机、模具、阀门驱动装置等要求体积小受力大的装置上[4-5]。

阀门驱动装置也称为电动执行机构，它通常采用力矩控制方式来控制阀门的开、关或执行相应的阀位指令[6]，其中采用碟簧组件的力矩控制机构具有体积小、承载大、可靠性高等优点，被广泛应用于电动执行机构。最近几年，国内外学者利用数值法对碟簧进行了广泛的研究。Ozaki等利用数值法系统研究了静态摩擦边界对碟簧静态和动态行为的影响[7]。Curti，P.Bagavathiperumal等应用有限元方法对碟形弹簧在轴向载荷下的载荷-变形特性进行了预测[8-9]。Patangtalo等利用数值法研究了复合碟簧的载荷-位移特性曲线[10-11]。Fawazi等利用数值法对具有特定载荷-位移特性曲线的开槽碟簧的几何参数进行了优化设计，而后又利用数值法预测了其悬臂片簧部分的弯曲度对碟簧载荷-位移特性曲线的影响[12-13]。廖日东等利用数值法计算了某非标碟簧在平稳压缩和释放过程中该碟簧的应力及变形，给出了加载-卸载刚度曲线[14]。Erochko等为了增强自复位耗能( self-centering energy dissipation, SCED) 支承的变形能力和承载能力，提出了基于组合碟簧的SCED支承结构[15]。……