在机械工业中，碟形弹簧垫圈（又称蝶形垫圈或贝勒维尔弹簧垫圈）是一种关键的紧固元件，其应用广泛且功能多样。以下从定义、工作原理、核心应用领域及优势四个方面进行详细解析：

一、定义与身份确认

碟形弹簧垫圈与蝶形垫圈为同一产品的不同简称，其本质是锥形截面的弹簧垫圈，由弹簧钢或不锈钢制成，表面带有锯齿状肋条或双面齿锁紧结构。它符合DIN 6796、GB/T 1972等国际标准，是机械连接中防松与预紧补偿的核心部件。

二、工作原理

1. 弹性储能与防松

• 锥形结构在拧紧时被压平，通过弹性变形储存势能。当螺栓因振动或载荷松弛时，垫圈释放能量以维持连接压力，配合表面锯齿刺入连接面，形成机械锁止。

• 典型应用场景：汽车发动机支架、建筑机械振动部件。

2. 预紧力补偿机制

• 在高温、高压或交变载荷下（如压力容器法兰），螺栓可能因蠕变或热膨胀导致预紧力下降。碟形垫圈通过持续弹性力补偿这一损失，确保密封可靠性。

• 案例：某电厂换热器螺栓因频繁启停松动，加装碟形垫圈后解决泄漏问题。

3. 动态载荷吸收

• 碟形弹簧（与垫圈结构类似但用途不同）通过叠合或对合组合，实现力-变形特性的精准调控，广泛用于离合器、刹车系统等需承受周期性负荷的部件。

三、核心应用领域

1. 防松与抗震

• 汽车工业：发动机支架、底盘螺栓防松，抵御路面振动。

• 航空航天：飞机座椅、机翼连接件预紧，确保极端环境下的连接可靠性。

• 建筑机械：挖掘机、起重机螺栓连接，应对高频振动。

2. 预紧力补偿与密封

• 能源领域：压力容器、管道法兰密封，补偿热膨胀与蠕变。

• 化工设备：热交换器、反应釜螺栓连接，防止介质泄漏。

3. 空间受限场景

• 精密机械：手表、医疗设备中的微型螺栓连接，小体积承受大载荷。

• 电子设备：小型化工业控制器内部紧固，节省安装空间。

4. 动态载荷管理

• 传动系统：离合器、变速箱同步器，缓冲冲击载荷。

• 液压系统：阀门、泵体连接，吸收压力脉动。

四、优势总结

1. 防松性能卓越

• 表面锯齿与锥形变形双重锁紧，振动环境下松脱风险降低80%以上。

2. 载荷效率高

• 小体积设计（厚度0.35-25mm）可承受数吨级载荷，适用于紧凑型设备。

3. 成本效益显著

• 制造成本低于同类防松方案（如锁紧螺母），安装无需扭矩扳手，节省工时。

4. 标准化与可靠性

• 符合DIN 6796、GB/T 1972等标准，疲劳寿命长达10^6次循环，满足严苛工况需求。

五、典型应用场景示例

结论

碟形弹簧垫圈（蝶形垫圈）凭借其独特的防松、补偿和高效载荷特性，已成为机械工业中不可或缺的紧固元件。从汽车底盘到航空航天，从化工设备到精密仪器，其应用贯穿了现代工业的关键领域，为设备的安全、可靠运行提供了重要保障。