Несмотря на изобилие применений волновых пружин, существуют основные правила для определения требований к пружинам и определения того, может ли конструкция использовать запасную или стандартную пружину или требуется специальная волновая пружина.

Первое и наиболее важное соображение — это нагрузка, которую приложение будет прикладывать к волновой пружине. Требуемая нагрузка определяется как величина осевого усилия, которое должна создавать пружина при установке на ее рабочей высоте.

Прочтите соответствующую статью: Что такое волновые пружины для движущихся конструкций?

В некоторых областях применения требуется несколько рабочих высот, так что критические нагрузки возникают на двух или более рабочих высотах. Часто минимальные и максимальные нагрузки являются удовлетворительными решениями, особенно в тех случаях, когда применение сопряжено с большими допусками.

В любом случае не забудьте учесть, будет ли пружина подвергаться воздействию высокой температуры, динамической нагрузки (усталости), агрессивных сред или других необычных условий эксплуатации. Решения для различных условий окружающей среды обычно требуют применения специальных материалов, которые выдерживают эксплуатационные нагрузки.

Волновые пружины устанавливаются в рабочие полости. Они обычно состоят из отверстия (в котором работает пружина) или вала, который пружина очищает. Пружина удерживается в нужном положении путем перемещения в отверстии или на валу. Расстояние между нагрузочными поверхностями определяет осевую рабочую полость или рабочую высоту пружины. Именно здесь поперечное сечение материала пружины имеет важное значение для общего дизайна.

Четыре критических фактора определяют наиболее подходящую волновую пружину для конкретного применения: физические конструктивные ограничения (включая геометрию отверстия, вал, внутренний диаметр, наружный диаметр и т.д.), прикладная нагрузка, рабочая высота, на которую конструкция прикладывает нагрузку, и материал пружины, который наилучшим образом выдержит условия применения. (Подробнее после прыжка.)

Если пружина предназначена для статического применения, убедитесь, что процентное напряжение на рабочей высоте составляет менее 100%. Пружины при эксплуатации будут “садиться” или терять длину из-за высокого напряженного состояния пружины, если они подвергаются более высокому напряжению. Если пружина предназначена для динамического применения, убедитесь, что процентное напряжение на рабочей высоте составляет менее 80%. Пружины установятся, если подвергнуть их более высокому напряжению. Если рабочая высота на виток менее чем в два раза превышает толщину проволоки, пружина работает в нелинейном диапазоне, и фактические нагрузки могут превышать расчетные.

• Количество оборотов должно составлять от 2 до 20

• Количество волн за оборот (N) должно быть с шагом в пол-оборота

• Минимальная радиальная стенка = (в 3 раза больше толщины проволоки)

• Максимальная радиальная стенка = (в 10 раз больше толщины проволоки)

Одно предостережение: лучше избегать ситуаций, при которых волновая пружина сжимается до твердого состояния. Кроме того, при проектировании пружины для установки в отверстии или на валу следует учитывать расширение наружного диаметра, а также допуск на наружный диаметр.