锐尔立弹性技术专业解析两类弹性元件结构特性、载荷曲线与适用工况

一、基础定义与结构特点

1.1 碟形弹簧（贝勒维尔垫圈）

碟形弹簧也叫贝勒维尔垫圈，采用高强度钢板冲压成型，为截锥形弹性元件，遵循 DIN 2093、GB/T 1972 标准。独特锥形结构，能够在狭小安装空间承受巨大轴向载荷。 单片碟形弹簧可采用叠合、对合、复合组合方式装配，灵活调整输出载荷与变形量。

1.2 波形弹簧

波形弹簧由扁平钢带加工而成，环状本体带有连续波峰与波谷。主流品类包含单层开口波形弹簧、搭接波形弹簧、多层叠合波形弹簧。 波形弹簧受压后输出中等弹力，轴向空间占用更小，载荷 - 变形曲线相对线性；波形弹簧一般不采用多层堆叠装配形式。

二、核心性能差异

2.1 承载能力与弹簧刚度

碟形弹簧刚度极高、承载能力优异，单片碟簧便可承受数百千牛的强大夹紧力，适合高预紧螺栓连接系统。 波形弹簧属于中低刚度产品，承载能力适中，多用于轻载、中载预紧场景，不适用于重型锁紧工况。

2.2 变形量与载荷曲线

单片碟形弹簧有效行程较小，载荷变形具备非线性特征。通过改变堆叠方式，可以获得平缓弹力区间，补偿螺栓应力松弛以及冷热伸缩带来的预紧力损耗。 波形弹簧在许可压缩范围内拥有更大有效变形量，在 30%~70% 压缩行程区间弹力近似线性，保证工作行程内弹性输出稳定。

2.3 摩擦与扭转风险

叠合安装的碟形弹簧受压时，接触面发生相对滑动，产生摩擦，承受轴向载荷时容易附带扭转力矩。 波形弹簧仅承受纯轴向压力，不存在旋转倾向，对配对零部件磨损更小。

三、典型应用场景

3.1 优先选用碟形弹簧工况

· 重载螺栓法兰、压力容器连接结构

· 液压阀锁紧、制动器组件预紧

· 重型夹紧机构、安全缓冲装置

· 温度波动较大工况，补偿预紧力衰减

3.2 优先选用波形弹簧工况

· 精密轴承预紧，消除装配间隙

· 电机、减速器、小型齿轮箱间隙补偿

· 电子设备、医疗器械、轻量化紧凑型组件

· 狭小轴向空间内减震、尺寸公差补偿

四、材料与疲劳性能

两类产品常用原材料：50CrVA、60Si2Mn、不锈钢、17-7PH、Inconel 系列高温合金。 碟形弹簧完全压平时表面应力更高，必须经过喷丸、预压定型以及规范热处理，防止出现疲劳裂纹。 波形弹簧工作应力水平更低；长期循环动态工况，建议选用多层波形弹簧延长使用寿命。

五、锐尔立弹性技术工程选型准则

1. 设计需要高夹紧力、安装空间有限、需要依靠堆叠调整弹力，选用碟形弹簧；

2. 轻 / 中等预紧、轴向空间紧凑、要求弹力线性、降低磨损，选用波形弹簧；

3. 碟形弹簧与波形弹簧不可随意互换。选型不当会造成预紧力不足、连接松动或者弹性元件提前失效；

4. 腐蚀、低温、高温工况，按需选配特种合金材料以及防腐表面处理方案。

总结

碟形弹簧优势在于高载荷、强力锁紧、支持堆叠调节性能；波形弹簧优势在于结构紧凑、线性弹性补偿、适配中小预紧工况。 锐尔立弹性技术可提供符合国际标准的定制碟形弹簧与波形弹簧，满足各类工业弹性连接需求。

图5：平垫+弹垫标准装配实物图