在电机轴承系统布置中，经常使用弹簧给一些轴承施加预负荷。对于大型电机一般使用的是柱弹簧。而对于小型电机而言，最常使用的是波形弹簧，或者蝶形弹簧。
波形弹簧，顾名思义，就是呈现波浪形的弹簧部件。通常波形弹簧被用于负荷和变形量均不大，要求弹簧刚度较小，需施加的轴向力的场合。波形弹簧重量轻，体积小，适用于减重和空间有限的工作场合。
波形弹簧也有很多种类，而电机中用作给轴承施加预负荷的波形弹簧多数都是如下图所示单片式波形弹簧。
电机轴承系统中，波形弹簧的作用是给轴承施加轴向负荷，以减少轴承噪声，以及避免伪布氏压痕。
从图中可以看到，波形弹簧主要用于为轴系统中施加一个轴向力。这个波形弹簧的变形是通过轴向压缩产生的弹力。产生的弹力实际上是波形弹簧内部的抗弯曲变形能力。
波形弹簧的具体参数可以在JB/T7590《电机用钢质波形弹簧技术条件》中查到，也可以从波形弹簧的供应商处获得。
波形弹簧的材质是弹簧钢，牌号是65Mn，经过表面氧化处理，其硬度在45-52HRC之间。
国家标准中波形弹簧的尺寸范围是D16-D240，其内径从11.7毫米到204毫米。超过这个范围的尺寸，需要额外考虑或者使用别的方式。
波形弹簧的安装尺寸如下：
波形弹簧的弹力如下表：
从标准中不难看到，波形弹簧有一个自由高度H，同时，在标准的试验中有一个试验高度h。也就是说，当弹簧从自由高度H变形到试验高度h的时候，弹簧的弹力应该在标准所给的范围内。
如果实际工况中，弹簧的变形量超出这个范畴，弹簧的弹力就不在这个范围内。这也是很多电机厂经常遇到的问题。有时候弹簧变形量过大、有时候过小。所谓的过大或者过小，就是没有达到标准中的试验高度。
另一方面，标准中对波形弹簧的试验后应力、韧性等都作了规定。弹簧在经过上述标准中的试验后，其弹力大小不得低于最小值的90%。同样在一定的弯折后，应该不出现损坏。
因此，单纯对波形弹簧施加压力，只要在变形范围内，不应该出现断裂或者弹性巨大变化。
既然波形弹簧在电机轴承系统中的作用是施加轴向与负荷，那么这个弹簧的弹力就应该等于所需要施加的预负荷值。也就是波形弹簧在试验高度（即变形后的高度）下的弹力，应该在轴承所需要的轴向预负荷值范围内。（关于电机轴承与负荷值的选取，请参阅相关文章。）
下图为一个电机轴承使用的波形弹簧磨损后的照片。
有的工程师认为波形弹簧表面是经过热处理的，因此磨损会发生在轴承表面。真是这样吗？一般深沟球轴承外圈的硬度都在56HRC左右，而波形弹簧的硬度在前面已经提过是45-52HRC。所以，发生磨损的时候，是波形弹簧会更严重。即如上图所示。
然而发生这样的磨损，对波形弹簧是不利的，因此对轴承的预负荷也不利。那么弹簧被压紧变形之后，为什么会出现这样的磨损呢？理论上，轴承外圈也不应该旋转，即便有轻微的蠕动，也不应该出现这么严重的磨损。（外圈跑圈除外）
这样看来很大的可能性是轴承系统在运行中出现了振动，这个振动的方向可能有径向和轴向分量。导致轴承端面和波形弹簧发生了接触摩擦，出现这样的磨损。
当然还有一个可能就是轴承外圈严重的跑圈，不过这个因素可以通过观察外圈很容易的看出来。
下图中是一个断裂的波形弹簧。从波形弹簧的标准中我们知道，波形弹簧有一定的韧性。如果在电机中，对波形弹簧施加一个轴向力，波形弹簧在合理范围内变形，并不会损伤波形弹簧的能力。即便是超出变形范围，波形弹簧损失弹力能力，考虑到金属的弹性，也不至于断裂。
金属的断裂最开始是疲劳引起的，和轴承的疲劳道理一样。往往是剪应力反复出现，并达到一定次数，导致疲劳发生。
这里面有两个因素，一个是剪应力，一个是往复出现。如果波形弹簧仅仅在一个剪应力下工作，是很难发生疲劳断裂的。那一定是剪应力往复出现的结果。对于电机而言，最大的可能性是电机工作在振动场合，波形弹簧不停的出现压缩，回弹，再压缩，再回弹的情况。
轴承虽小，应用技术五脏俱全，不仅需要了解轴承，也需要了解轴承周边的零部件。波形弹簧就是躲不开的话题，欢迎大家对电机轴承问题提出自己的疑问，电机轴承终结者会根据大家的提问撰文回答。如有不尽，可以微信加入电机轴承问题讨论群。
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