预紧碟簧以及采用预紧碟簧紧固的组件的制作方法

1.本技术大体上涉及预紧碟簧、特别是弧面预紧碟簧，更具体地还涉及采用预紧碟簧紧固的组件。


背景技术：

2.在机械领域，对于利用螺纹紧固件例如螺栓和螺母来对两个零部件进行紧固的话，通常会在螺纹紧固件与待紧固的零部件之间布置垫圈，以分散螺纹紧固件对零部件的压力、提高二者之间的摩擦力从而防止松动。例如，这种传统的垫圈通常为平垫圈或开口垫圈。但是，此类垫圈仅仅适合用于静力紧固场合，即零部件被紧固后所经受的载荷仅为静止载荷。当零部件被紧固后所经受的载荷为动态变化载荷时，螺纹紧固件以及与其一起使用的垫圈的设计即需要考虑补偿因动态变化载荷造成的位移损失也需要考虑因动态变化载荷造成的紧固力或称预紧力损失。
3.虽然现有技术中已经存在蝶形垫圈或者蝶形弹簧，但是现有技术的蝶形垫圈或者蝶形弹簧也无法针对动态变化过强的载荷补偿位移损失或预紧力损失。例如，现有技术的蝶形垫圈虽然会在其平坦的上下表面上滚压齿纹，但是这种形成的齿纹仅具有防滑的作用以及在静止载荷情况下防松作用，但是这种形成的齿纹所能提供的弹力小而根本无法提供位移损失或预紧力损失的补偿。再例如，现有技术的蝶形弹簧设计成能够针对静止载荷提供一定程度的位移和预紧力补偿，但是针对动态载荷情况下位移和预紧力补偿设计考虑不足。
4.在现代工业生产所使用的设备中、特别是化工类生产设备中，广泛采用管道输送高温、高压流体、特别是腐蚀性流体。管道之间通常采用法兰进行密封连接。这种管道的工况环境通常存在温度、压力交变波动并且承受频繁的强烈机械振动。在这种工况环境下，出于耐高温、密封要求高、以及动态载荷承受能力强的考虑，现有技术的碟簧已经无法满足需求、必须设计新型的预紧碟簧。


技术实现要素：

5.本技术旨在提出一种新颖性的预紧碟簧、特别是弧面预紧碟簧，从而采用所述预紧碟簧通过螺纹紧固件紧固的零部件能够针对动态变化载荷确保实现足够的位移损失和/或预紧力损失补偿，从而满足高压高温环境下的密封要求。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种预紧碟簧，所述预紧碟簧包括一体形成的盘形本体，所述盘形本体形成有中心孔，所述盘形本体具有厚度方向上彼此相反的第一接触面和第二接触面，所述盘形本体是由一径向截面绕回转中心轴线回转360
°
限定的回转体，所述回转中心轴线与所述中心孔的中心轴线重合，所述径向截面具有彼此相反的第一线段以及第二线段，所述第一线段在回转时限定所述第一接触面，所述第二线段在回转时限定所述第二接触面，自所述第二线段的中点与所述第二线段成法向地限定一中径轴线，所述径向截面关于所述中径轴线是镜像对称的，所述中径轴线与所述回转中心轴线非平行，所
述第一线段是弧形的，并且所述弧形的凹口朝向所述第二线段的中点，所述中径轴线与所述第一线段的交点是所述第一线段上的所有点距所述第二线段的两个端点之间所连直线段的垂直距离中垂直距离最大的点；
7.在所述预紧碟簧的自由状态下，所述盘形本体的在所述第一接触面与所述第二接触面之间的最小厚度大于所述盘形本体的自由高度的四分之三并且大于所述盘形本体的自由外径的十二分之一。
8.可选地，所述第二接触面设置成：
9.a)在所述径向截面中，所述第二线段是弧形的，所述第二线段的弧形凹口与所述第一线段的弧形凹口同向；或者b)在所述径向截面中，所述第二线段是弧形的，所述第二线段的弧形凹口与所述第一线段的弧形凹口同向，从所述第二线段的中点向外伸出一凸脊，并且伸出的距离不高于在所述预紧碟簧处于自由状态下所述第二线段的弧高；或者c)在所述径向截面中，所述第二线段是平直的。
10.可选地，所述第一接触面的表面粗糙度为ra 0.8～1.6。
11.可选地，所述第一接触面是紧固件接触的面，所述第二接触面是与待紧固的零部件接触的面。
12.可选地，在所述预紧碟簧被所述紧固件预紧时，所述紧固件向所述预紧碟簧施加轴向力，在所述第一接触面上的受力部位从最内周边逐渐朝向最外周边转移，并且最终位于所述第一接触面的在厚度方向上最远离所述第二接触面的部位。
13.可选地，在所述预紧碟簧的盘形本体上镀有镍层，所述镍层厚度大于3μm。
14.根据本技术的另一个方面，还提供了一种用于制造预紧碟簧的方法，包括：
15.将经过熔炼的用于制备预紧碟簧的金属材料进行锻打、扎制后退火或者固熔处理；
16.采用模具冲压或者车削制预紧碟簧毛坯，放余量0.2～0.5mm；
17.将碟簧毛坯进行精加工，使得表面粗糙度达到ra 1.6～3.2；
18.采用复合模具将碟簧毛坯压制成形为碟簧坯件；
19.对压制成形的碟簧毛坯进行淬火和回火处理，其中淬火温度大于900℃、回火温度大于500℃，或者附加地进行时效温度大于450℃的热处理，以确保洛氏硬度hrc为38～50；
20.对经过处理的碟簧坯件在常温进行强压至少3次；
21.利用抛丸机对强压后的碟簧坯件进行强化处理或者对其进行时效处理，以进一步增加表面强度，以使得最初产生的预紧碟簧的盘形本体形成有中心孔，所述盘形本体具有厚度方向上彼此相反的第一接触面和第二接触面，所述盘形本体是由一径向截面绕回转中心轴线回转360
°
限定的回转体，所述回转中心轴线与所述中心孔的中心轴线重合，所述径向截面具有彼此相反的第一线段以及第二线段，所述第一线段在回转时限定所述第一接触面，所述第二线段在回转时限定所述第二接触面，自所述第二线段的中点与所述第二线段成法向地限定一中径轴线，所述中径轴线与所述回转中心轴线非平行，所述第一线段是弧形的，并且所述弧形的凹口朝向所述第二线段的中点，所述中径轴线与所述第一线段的交点是所述第一线段上的所有点距所述第二线段的两个端点之间所连直线段的垂直距离中垂直距离最大的点，在所述预紧碟簧的自由状态下，所述盘形本体的在所述第一接触面与所述第二接触面之间的最小厚度大于所述盘形本体的自由高度的四分之三并且大于所述
盘形本体的自由外径的十二分之一。
22.可选地，对所述预紧碟簧的第一接触面进行光滑处理，使得表面粗糙度ra达到0.8～1.6。
23.可选地，在所述预紧碟簧的盘形本体上镀有镍层，所述镍层厚度大于3μm。
24.根据本技术的另一个方面，还提供了一种采用前述的预紧碟簧紧固的组件，所述组件包括：
25.螺栓，所述螺栓穿过所述预紧碟簧的中心孔；
26.螺母，所述螺母与所述螺栓螺合并且接触所述预紧碟簧的第一接触面；以及法兰，所述螺栓穿过所述法兰，并且所述法兰与所述预紧碟簧的第二接触面接触，所述螺母向所述预紧碟簧施加使得其处于预紧状态的轴向预紧力。
27.采用本技术的技术手段，碟簧被设计成针对待紧固的零部件承受动态变化载荷时具有更高的预紧性能、以及更佳的弹力和位移补偿能力，同时可以针对被紧固的零部件提供二次紧固和补偿从而确保安全的紧固强度，进而提供长期且可靠的连接安全性。此外，采用本技术的技术手段，可以避免预紧碟簧因在紧固时应力集中而导致强度下降的问题。此外，本技术的预紧碟簧还特别适用于高温且高腐蚀性的工况环境。
28.根据本技术的技术手段，通过对预紧碟簧的本体的最小厚度与自由高度和自由外径之间的关系进行有意的设计，能够确保预紧碟簧具有更高的预紧承载、弹力和位移补偿能力，并能提供二次承载和补偿及保持安全强度，使得预紧碟簧与紧固件抵接的过程中，能够有效实现紧固连接的安全性和长效可靠保障。此外，根据本技术的径向截面的特殊设计也可以避免预紧碟簧因应力集中导致的强度下降等问题。
附图说明
29.从下文的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本技术的原理及各个方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本技术的理解。在附图中：
30.图1示意性示出了根据本技术的一个实施例的预紧碟簧的俯视图；
31.图2示意性示出了根据本技术的一个实施例的预紧碟簧的剖视图，其中所述剖视图由经过所述预紧碟簧的回转中心轴线的剖切面所截取；
32.图3示意性示出了根据本技术的另一个实施例的预紧碟簧的剖视图，其中所述剖视图由经过所述预紧碟簧的回转中心轴线的剖切面所截取；
33.图4示意性示出了根据本技术的另一个实施例的预紧碟簧的剖视图，其中所述剖视图由经过所述预紧碟簧的回转中心轴线的剖切面所截取；
34.图5a、5b和5c分别以剖视图的方式示意性示出了根据本技术的实施例的预紧碟簧在用于紧固时的可行的布置方式；
35.图6是剖视图，示意性示出了利用如图2所示的实施例的预紧碟簧对零部件进行紧固；
36.图7是剖视图，示意性示出了利用如图3所示的实施例的预紧碟簧对零部件进行紧固；
37.图8是剖视图，示意性示出了利用如图4所示的实施例的预紧碟簧对零部件进行紧
固；
38.图9是曲线图，示意性示出了根据如图3所示的实施例设计的预紧碟簧的力-位移关系；
39.图10是曲线图，示意性示出了根据如图2所示的实施例设计的预紧碟簧的力-位移关系；
40.并且图11是流程图，示意性示出了根据本技术的一个实施例的制造预紧碟簧的方法。
具体实施方式
41.在本技术的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
42.图1示意性示出了根据本技术的一个实施例的预紧碟簧100的俯视图。预紧碟簧100包括一体形成的碟簧本体1。该碟簧本体1大体上为具有中心孔20的盘形本体。因此，碟簧本体1配置成绕中心轴线o呈回转体的形式。中心孔20配置成能够供诸如螺栓的紧固件穿设。碟簧本体1的盘形本体具有两个在厚度方向上大致彼此相反的接触面，这两个接触面中的一个配置成能够与诸如螺母的匹配紧固件接触，且另一个配置成能够与待紧固的零部件接触。根据本技术的技术方案，至少与螺母相接触的那个接触面是弧面。
43.图2示意性示出了根据本技术的第一实施例的预紧碟簧110的剖视图，其中所述剖视图是由经过所述预紧碟簧110的回转中心轴线o的剖切面所截取的。如果将预紧碟簧的本体看成为绕回转中心轴线o的回转体的话，则可以将图2中的截面s110绕回转中心轴线o回转360
°
而形成这种回转体。应当清楚的是在本技术的上下文中，预紧碟簧的本体的截面(例如，图2中的截面s110)可以称为径向截面，这种径向截面是从预紧碟簧的本体的回转中心轴线o开始沿着径向所截取的一个截面，该截面所在的平面经过回转中心轴线o，并且该截面在绕回转中心轴线o回转180
°
后与预紧碟簧的本体的另一个径向截面(例如，图2中的径向截面s110
′
)重合，这两个径向截面相对于回转中心轴线o镜像对称。
44.在图2中，径向截面s110被示出具有四个角部a、b、c和d。角部a、b之间的线段通过绕回转中心轴线o回转360
°
形成了预紧碟簧110的本体的第一接触面111，角部c、d之间的线段通过绕回转中心轴线o回转360
°
形成了预紧碟簧110的本体的第二接触面112，角部b、c之间的线段通过绕回转中心轴线o回转360
°
形成了预紧碟簧110的本体的中心孔的内壁，角部a、d之间的线段通过绕回转中心轴线o回转360
°
形成了预紧碟簧110的本体的外周面。第一接触面111和第二接触面112在预紧碟簧110的本体的厚度方向上彼此相反。这里，第一接触面111可以是用于与螺母接触的接触面，而第二接触面112可以是用于与待紧固的零部件接触的接触面。
45.根据如图2所示的第一实施例，在径向截面s110中，角部a、b之间的线段被设计为是弧形的或称拱形的，并且角部c、d之间的线段被设计为是平直的。特别地，角部a、b之间的弧形或拱形线段设计成凹口朝向角部c、d之间的线段或线段中点，即角部a、b之间的线段上的点随着接近二者之间的中点越来越远离角部c、d。在径向截面s110中，经过角部c、d之间的直线段中点并且与该直线段成垂直地或成法向地限定一轴线m或者称中径轴线m。在预紧碟簧110处于自由状态(即其未受紧固件施加的轴向力作用的状态)的情况下，预紧碟簧110以其第二接触面112向下的方式布置在水平面上时，预紧碟簧110的第二接触面112仅以其
径向最外周边(如图2所示的角部d所对应处)接触所述水平面。在预紧碟簧110处于受力状态(即其第一接触面111受螺母施加的轴向力沿着从第一接触面111朝向第二接触面112的方向作用)时，随着所施加的轴向力不断增加，预紧碟簧110的第二接触面112将会以其径向最内周边(如图2所示的角部c所对应处)和径向最外周边(如图2所示的角部d所对应处)同时接触待紧固的零部件的平面。预紧碟簧110此时所处的状态可以称为压平状态，而此时预紧碟簧110在螺母与待紧固的零部件的平面之间所承受的载荷也可以称为压平载荷。对于预紧碟簧110而言，其在压平状态下针对交变外力将无法实现位移补偿但仍可以实现力补偿。应当清楚的是在预紧碟簧处于自由状态时，在径向截面所在平面中，中径轴线与回转中心轴线是非平行的。
46.在对预紧碟簧110被施加轴向紧固力的过程中，因为螺母最先接触第一接触面111的最内周边(如图2所示的角部b所对应处)，也就是说轴向力的受力部位最先为所述最内周边。然后，随着轴向力逐渐增加，由于呈弧形的第一接触面111，导致受力部位在第一接触面111上从最内周边逐渐朝向最外周边转移。根据本技术的实施例，预紧碟簧110的本体被设计成当预紧碟簧110处于预紧状态时，由于第一接触面111的拱形形状，所以受力部位主要集中于拱形的第一接触面111的在厚度方向上最远离第二接触面112的部位。为了确保在预紧状态下轴向力能够更加均匀地在第二接触面112上分布以提高碟簧的预紧承载能力，根据本技术的实施例，在径向截面s110中，从中径轴线m起预紧碟簧110的本体的厚度分别朝向预紧碟簧110的本体的外周面和预紧碟簧110的本体的中心孔的内壁减小或者逐渐减小。换句话说，中径轴线m与角部a、b之间的线段的交点是角部a、b之间的线段上所有点距角部c、d之间的直线段的垂直距离中的垂直距离最大的点。
47.在一个优选的实施例中，径向截面s110的角部b、d是圆角部，从而由于径向截面s110通过绕回转中心轴线o回转360
°
形成了预紧碟簧110的本体，所以这些圆角部在预紧碟簧110的本体的第二接触表面112与中心孔的内壁、外周面之间形成了圆滑的过渡，以便提高紧固过程的施力连续性和均匀性。在本技术的上下文中，涉及确定预紧碟簧110的本体的厚度时可以认为是忽略了这些圆角部或由这些圆角部所回转形成的圆滑的过渡部分。此外，在确定预紧碟簧110的本体的某个位置处的厚度时，从第二接触面112上的与该位置对应的一个点开始沿着经该点的法线方向至第一接触面111的相应另一个点的直线段长度视为预紧碟簧110的本体的该位置处的厚度。
48.在预紧碟簧110处于自由状态的情况下，预紧碟簧110以其第二接触面112向下的方式布置在水平面上时，从水平面沿着重力方向测量得到的第一接触面111的最高处的高度h被称为预紧碟簧110的本体的自由高度；同时，预紧碟簧110的本体的最外周的直径被称为自由直径、最外周的半径被称为自由半径。
49.根据本技术的优选实施例，预紧碟簧110可以被设计成其本体的最小厚度大于预紧碟簧110的本体的自由高度的四分之三并且大于预紧碟簧110的本体的自由外径(外直径)的十二分之一。
50.图6示意性示出了利用根据如图2所示第一实施例的预紧碟簧110对零部件进行紧固。在本技术的上下文中，待紧固的零部件可以是机械领域内任何需要紧固的元件。在图6中，以附图标记2分别表示化工类生产设备中用于将管道(图中未示出)之间进行连接的两个法兰；以附图标记3表示为了确保连接的流体密封性而在两个法兰2之间布置的密封垫
圈；以附图标记5表示穿过彼此对正的两个预紧碟簧110的中心孔20并且穿过两个法兰的对正的孔的螺栓；以附图标记4分别表示从螺栓的两端分别螺合以对预紧碟簧和法兰施加轴向预紧力的螺母。本领域技术人员应当清楚，在法兰连接的实施例中，每个法兰上可以设有多个通孔，并且多个螺栓穿过这些通孔，在每个螺栓上相应地配设根据本技术的预紧碟簧，以分别利用螺母螺合螺栓而对之进行预紧。应当清楚的是图6以及如下介绍的图7和图8仅仅示出了法兰的一个通孔附近的部分。
51.正如之前所介绍的，随着螺母4拧紧，预紧碟簧110处于预紧状态(对于预紧碟簧100的设计而言，其预紧状态也可以视为其压平状态)，从而在法兰2之间施加足够的预紧力以确保管道之间的流体密封连接。由于压力流体变化，所以对法兰2会造成轴向上不断改变的轴向力作用。由于本技术的预紧碟簧110的拱形的第一接触面111的设计，所以能够对这种不断改变的轴向力提供足够的力补偿以确保密封垫圈3始终以合适的压力被保持在两个法兰2之间，从而确保可靠的流体密封连接。
52.为了确保预紧碟簧能够应用在耐腐蚀性的法兰连接场合，在优选的实施例中，预紧碟簧的本体表面上可以镀有镍层，所述镍层厚度大于3μm(微米)。
53.图3示意性示出了根据本技术的第二实施例的预紧碟簧120的剖视图，其中所述剖视图是由经过所述预紧碟簧120的回转中心轴线o的剖切面所截取的。在如图3所示的实施例中，可以认为径向截面s120绕预紧碟簧120的本体的回转中心轴线o回转360
°
而形成预紧碟簧120的本体。虽然径向截面s120也示出具有四个角部a、b、c和d，但是与如图2所示的实施例不同的是，角部c和d之间的线段是弧形的或称拱形的。也就是说，预紧碟簧120的本体的彼此在厚度方向上大致彼此相反的第一接触面121和第二接触面122都是弧(面)形的或拱(面)形的。在径向截面s120中，角部a和b之间的弧形或拱形线段与角部c和d之间的弧形或拱形线段凹口同向，并且角部a和b之间的弧形或拱形线段凹口朝向角部c和d之间的线段或者线段中点。在一优选的实施例中，径向截面s120的角部a和b之间的线段以与径向截面s120的角部c和d之间的线段的曲率相同的和/或弯曲中心重合的方式弯曲。
54.在径向截面s120中，经过角部c、d之间的弯曲或拱形线段中点并且与该线段成法向地限定中径轴线m。在预紧碟簧120处于自由状态的情况下，在径向截面s120中，中径轴线m与角部a、b之间的线段的交点是角部a、b之间的线段上所有点距角部c、d之间的直线段(如果有的话)的垂直距离中的垂直距离最大的点。有关预紧碟簧120的自由高度、自由半径的定义可以参照如图2所示的实施例描述，在此不作冗述。在一个优选的实施例中，为了确保预紧碟簧在被预紧时和/或为了确保预紧碟簧在进行位移补偿时，受力部位能够按照需要地顺利转移，预紧碟簧的第一接触面被形成为光滑表面，其粗糙度可以达到ra0.8～1.6。
55.根据本技术的优选实施例，预紧碟簧120可以被设计成其本体的最小厚度大于预紧碟簧120的本体的自由高度的四分之三并且大于预紧碟簧120的本体的自由外径的十二分之一。
56.随着利用螺母对预紧碟簧120施加轴向紧固力，在预紧碟簧120的本体被设计成当预紧碟簧120处于预紧状态时，预紧碟簧120的第二接触面122将会以其径向最内周边(如图3所示的角部c所对应处)和径向最外周边(如图3所示的角部d所对应处)同时接触待紧固的零部件的平面。因为在预紧状态下，预紧碟簧120的第二接触面122因其弯曲或拱形的设计而并非其完全接触待紧固的零部件的平面，所以在交变外力被施加于待紧固的零部件时，
预紧碟簧120不仅能够向待紧固的零部件提供力补偿也能够提供位移补偿。
57.图7示意性示出了利用根据如图3所示第二实施例的预紧碟簧120对法兰2进行紧固。在图7中，那些与图6所示相同的附图标记可以参照图6的描述，在此不作冗述。可以看出，在预紧碟簧120处于预紧状态时，预紧碟簧120的第二接触面122的径向最内周边和径向最外周边已经接触法兰2，但是由于第二接触面122的弯曲或拱形设计，第二接触面122的径向最内周边与径向最外周边之间的部分尚未完全接触法兰2。当交变压力因压力流体而被施加于法兰2时，不仅会造成两个法兰2之间的作用力发生变化还有可能造成两个法兰2之间存在微小的相对位置变化。而采用本技术的预紧碟簧120，不仅可以确保力补偿还可以确保位移补偿的实现，从而总是确保在两个法兰2之间保持足够且均匀的预紧力以确保密封垫圈3被合适地夹紧从而实现可靠的流体密封连接。
58.图4示意性示出了根据本技术的第三实施例的预紧碟簧130的剖视图，其中所述剖视图是由经过所述预紧碟簧130的回转中心轴线o的剖切面所截取的。如图4所示的第三实施例与如图3所示的第二实施例或其改型的区别在于，在预紧碟簧130的本体的第二接触面132上形成有一圈凸脊133。因此，除了与凸脊133有关的特征以外，涉及预紧碟簧130的其它特征可以参看如图3所示的第二实施例或其改型的描述，以下不作冗述。
59.在预紧碟簧130的径向截面s130中，示出具有四个角部a、b、c和d，角部a和b之间的以及角部c和d之间的线段是弧形的或称拱形的。在径向截面s130中，在角部c和d之间的线段上凸脊133沿着中经轴线m外伸。凸脊133自角部c和d之间的线段伸出的距离不高于在预紧碟簧130处于自由状态下角部c和c之间的弧形或拱形线段的弧高或拱高。
60.根据本技术的优选实施例，预紧碟簧130可以被设计成其本体的最小厚度大于预紧碟簧130的本体的自由高度的四分之三并且大于预紧碟簧130的本体的自由外径的十二分之一。
61.随着利用螺母对预紧碟簧130施加轴向紧固力，在预紧碟簧130的本体被设计成当预紧碟簧130处于预紧状态时，预紧碟簧130的第二接触面132将会以其径向最内周边(如图4所示的角部c所对应处)和径向最外周边(如图4所示的角部d所对应处)同时接触待紧固的零部件的平面。此时，这圈凸脊133可以接触或者尚未接触待紧固的零部件的平面，因而除了能够提供力和位移补偿以外，与如图3所示的实施例相比，凸脊133的存在可以确保提供更大的力补偿。
62.图8示意性示出了利用根据如图4所示第三实施例的预紧碟簧130对法兰2进行紧固。可以看出，在预紧碟簧130处于预紧状态时，预紧碟簧130的第二接触面132的径向最内周边和径向最外周边已经接触法兰2，同时凸脊133以未承受力的方式接触或尚未接触法兰2。当法兰2因经管道所传输的压力波动的流体而被施加交变外力时，本技术的预紧碟簧130在确保足够预紧力的前提下既可以实现力补偿又可以实现位移补偿，从而确保密封垫圈3被合适地夹紧从而实现可靠的流体密封连接，并且因为凸脊133在预紧碟簧130承受交变外力时将接触法兰2从而缩短预紧碟簧130与法兰2之间的完全接触的时间并且增加接触面积，这进而可以提高力补偿的承受能力。
63.本领域技术人员应当清楚在替代的实施例中，也可以在预紧碟簧130的第二接触面132上设置两个以上同心的凸脊，只要在径向截面s130中观察，这些凸脊自角部c和d之间的线段伸出的距离不高于在预紧碟簧处于自由状态下角部c和c之间的弧形或拱形线段的
弧高或拱高即可。例如，在设置两圈同心的凸脊的情况下，在径向截面s130中观察，这两个凸脊距中径轴线m的垂直距离是相同的。
64.为了说明本技术的技术方案的优势，表1展示了根据现有技术的碟簧设计以及根据本技术的碟簧设计所测试获得的压平载荷结果。
65.表1
66.[0067][0068]
在表1中针对不同尺寸的预紧碟簧测试了压平载荷。测试(1)至测试(4)针对采用现有技术的设计方案的预紧碟簧(即最小厚度未大于自由高度的四分之三且未大于自由外径的十二分之一)，测试(5)至(12)针对采用本技术的设计方案的预紧碟簧(即最小厚度大于自由高度的四分之三且大于自由外径的十二分之一)。在此，应当指出的预紧碟簧的压平状态指的是预紧碟簧的第二接触面与待紧固的零部件完全接触的状态，从而预紧碟簧与待紧固的零部件之间不再出现轴向位移。压平载荷指的是当预紧碟簧处于压平状态下时所承受的载荷。
[0069]
从测试所获得的压平载荷对比可以看出，采用本技术的设计方案的预紧碟簧的压平载荷明显要大于采用现有技术的设计方案的预紧碟簧。也就是说，在受到同样的交变外力作用的情况下，待预紧的零部件可以由本技术的预紧碟簧更可靠地提供预紧力。特别是对比参看测试(2)、测试(5)和(9)可以看出，在预紧碟簧的内外径相差不大的情况下，通过改变最小厚度和自由高度而改变r1和r2，能够显著提高压平载荷。
[0070]
在表1中，测试(11)为针对采用如图3所示的第二实施例的预紧碟簧设计，测试(12)为针对采用如图2所示的第一实施例的预紧碟簧设计，并且这两个预紧碟簧的内外径相同且最小厚度均相同，仅自由高度略有差异。图9示出了测试(11)的力-位移曲线，图10示出了测试(12)的力-位移曲线。从二者的对比可以看出，当预紧碟簧的第一接触面和第二接触面均采用弯曲或拱形设计时，压平载荷要明显大于预紧碟簧的第一接触面为弯曲或拱形且第二接触面为平坦的设计，并且在达到压平载荷时，前者的位移也显著大于后者的位移。可以想象，当具有同样或类似规格的预紧碟簧在其本体的第二接触面上形成如图4所示的第三实施例中的凸脊时，这种形成有凸脊的预紧碟簧的压平载荷要大于测试(11)的压平载荷，但是达到压平载荷时的位移会小于测试(11)的位移但大于测试(12)的位移。
[0071]
图11示意性示出了根据本技术的一个实施例的用于制备本技术的预紧碟簧的方法或流程。首先，在步骤s10，将经过熔炼的用于制备预紧碟簧的金属材料进行锻打、扎制后退火或者固熔处理，其中用于制备预紧碟簧的金属材料为弹簧钢或不锈钢或合金钢或镍基合金中的任意一种。在步骤s20，采用模具冲压或者车削制预紧碟簧毛坯，放余量0.2～0.5mm(毫米)。在步骤s30，将碟簧毛坯进行精加工，使得表面粗糙度达到ra 1.6～3.2。在步骤s40，在专用的压力机上，采用复合模具将碟簧毛坯压制成形。在步骤s50，根据所选用的金属材料的材料特性进行预热，然后进行淬火和回火处理，其中淬火温度大于900℃、回火温度大于500℃，或者附加地进行时效温度大于450℃的热处理，确保洛氏硬度hrc为38～50。在步骤s60，对经过处理的碟簧坯件进行强压，例如利用压力机对单片碟簧坯件在常温强压至少3次。在步骤s70，利用抛丸机对强压后的碟簧坯件进行强化处理或者对其进行时效处理，进一步增加表面强度。在步骤s80，对碟簧的第一接触面进行光滑处理，使得表面粗
糙度ra达到0.8～1.6。可选地，在步骤s90，对碟簧进行表面镀镍处理，例如对碟簧表面除油、清洗、清洁后，采用电镀镍或化学镀镍从而碟簧的镀镍层厚度大于3μm。
[0072]
虽然在如图7至9所示的实施例中在一个法兰2的一侧仅采用了单独一个预紧碟簧，但是本领域技术人员应当清楚多个本技术的预紧碟簧能够彼此叠加布置使用，例如叠加布置使用的可行方式包括但不限于如图5a至5c所示的方式。
[0073]
尽管这里详细描述了本技术的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出，而不应认为它们对本技术的范围构成限制。此外，本领域技术人员应当清楚，本说明书所描述的各实施例可以彼此相互组合使用。在不脱离本技术精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。