Стопорное кольцо для отверстия — выбор, установка и характеристики

Стопорное кольцо для отверстия (обычно называемое внутренним стопорным кольцом, стопорным кольцом или стопорным кольцом отверстия) — это недорогой и высоконадежный крепеж, используемый для фиксации компонентов на валах или внутри отверстий. В этой статье основное внимание уделяется внутренним стопорным кольцам для отверстий: как их выбирать, измерять и определять размеры канавок, устанавливать и снимать их, проверять на наличие повреждений, а также следовать стандартам и передовым практикам заказа.

Что такое внутреннее стопорное кольцо (для отверстия)?

Внутреннее стопорное кольцо представляет собой круглое кольцо из пружинной стали (или нержавеющей/другого сплава), которое вставляется в обработанную канавку в отверстии для аксиальной фиксации компонентов (подшипников, шестерен, манжет). При сжатии в канавке кольцо оказывает радиальное пружинное усилие на стенку отверстия, противодействуя осевому движению. Внутренние кольца отличаются от наружных колец (колец вала) геометрией и направлением установки.

Распространенные типы и их использование

Стопорные кольца/стопорные кольца (внутренние)

Самый распространенный тип — С-образный с двумя отверстиями для плоскогубцев. Используется для средних нагрузок и там, где можно обработать простую канавку. Доступны простые, усиленные и аксиально расположенные плечевые модели.

E-кольца и E-клипсы

E-образные кольца представляют собой трехлепестковые конструкции, которые защелкиваются в канавке; часто используется для быстрой сборки без плоскогубцев. Они чаще встречаются при низких и умеренных нагрузках и компактных сборках.

Спиральные стопорные кольца

Спиральные кольца выполнены из витка постоянного сечения и входят в паз без радиального выступа; они обеспечивают почти равномерный контакт на 360° с минимальной глубиной канавок и подходят для применений, работающих в тяжелых условиях и подверженных вибрации.

Материалы, твердость и отделка

Выбор материала влияет на усталостную долговечность, коррозионную стойкость и характеристики сборки. Типичные варианты:

• Углеродистая пружинная сталь (диапазон температур 94–106 HRC): Самый экономичный, с высокой силой пружины, требует защиты от коррозии во многих случаях.
• Нержавеющая сталь (301/302/17-7PH): Хорошая коррозионная стойкость; более низкая жесткость пружины, чем у углеродистой пружинной стали — выберите большее поперечное сечение или другой стиль для эквивалентного удержания.
• Фосфатированное, оцинкованное или оксидированное покрытие: Улучшите коррозионную стойкость и уменьшите истирание во время установки.

Измерение отверстия и выбор размера кольца.

Точный выбор размера начинается с измерения конечного диаметра отверстия и определения номинального расположения канавки. Стопорные кольца указаны по номинальному диаметру отверстия (или номинальному валу для наружного диаметра). Всегда измеряйте диаметр отверстия с помощью нутромера или калиброванного микрометра внутреннего диаметра в плоскости канавки и выбирайте кольцо, рассчитанное на этот номинальный диапазон внутреннего диаметра.

Примечание. В таблице показаны типичные пары — всегда проверяйте каталоги производителя на предмет точных номинальных размеров колец, размеров канавок и диапазонов внутренних диаметров. В случае сомнений измерьте в плоскости канавки калиброванным инструментом.

Геометрия канавок: ширина, глубина и качество поверхности.

Правильная геометрия канавок имеет решающее значение для фиксации, срока службы и сборки. Типичные рекомендации:

• Глубина канавки должна позволять свободному кольцу располагаться немного ниже поверхности отверстия; для многих стопорных колец это означает, что глубина канавки равна толщине поперечного сечения кольца плюс зазор 0,05–0,15 мм.
• Ширина канавки должна быть достаточно большой, чтобы принять максимальную ширину кольца в сжатом виде — см. техническое описание кольца; Обычно ширина канавки = ширина без кольца 0,1 мм, чтобы избежать заедания.
• Чистота поверхности внутри канавки: обычно Ra ≤ 1,6 мкм для предотвращения концентрации напряжений и износа; зачистите все края, чтобы избежать преждевременной усталости кольца.

Техники установки и снятия

Правильные инструменты и техника уменьшают повреждения и обеспечивают надежную фиксацию. Выполните следующие действия:

• Осмотрите кольцо и канавку: Перед сборкой проверьте наличие вмятин, заусенцев и коррозии.
• Используйте правильные плоскогубцы: Щипцы для внутренних стопорных колец с наконечниками, подходящими к отверстиям кольца; для E-образных колец используйте оснастку; для спиральных колец используйте намоточную оправку или сборочное приспособление.
• Сжимайте равномерно: Равномерно сожмите кольцо и медленно установите его в канавку. Избегайте скручивания или перенапряжения одной ноги, поскольку это может вызвать усталость.
• Удаление: Используйте расширяющиеся плоскогубцы или инструмент для освобождения канавок. Никогда не поддевайте отвертками — это может деформировать кольцо и канавку.

Осмотр, распространенные виды отказов и устранение неисправностей

Типичные виды отказов включают разрушение кольца, износ канавок, миграцию кольца и потерю радиальной силы. Осмотрите эти признаки и их вероятные причины:

• Перелом на концах кольца: Причиной является неподходящий материал, перенапряжение во время установки или усталость от циклических нагрузок. Устранение: перейти на сплав с более высокой усталостной прочностью или спиральное кольцо, улучшить удаление заусенцев и проверить посадку установочного инструмента.
• Деформация или износ канавок: Вызывается осевыми микроперемещениями, неправильными размерами канавок или плохим качеством поверхности. Устранение: повторно обработать канавку в соответствии со спецификацией, использовать более толстое кольцо или вторичный фиксатор, добавить смазку или покрытие поверхности.
• Миграция кольца из канавки: Часто из-за неправильной глубины/ширины канавки или теплового расширения. Устранение: проверьте допуски, используйте фиксирующий состав или вторичный механический упор.

Стандарты, спецификации и советы по заказу

Большинство производителей следуют международным стандартам — DIN (например, внутренние кольца DIN 471), ISO и стандартам ASME. При заказе или уточнении:

• Укажите номинальный диаметр отверстия или диапазон вала, тип кольца (внутреннее стопорное кольцо, спираль, E-образное кольцо), материал, отделку и поперечное сечение.
• Включите допуски на размеры канавок и качество поверхности в обозначениях чертежей, чтобы избежать несовпадения деталей.
• Запросите у производителя технические характеристики, чтобы узнать номинальные динамические нагрузки, инструменты для установки и рекомендуемую геометрию канавок — они различаются в зависимости от поставщика.

Лучшие практики проектирования и обслуживания

Выполните следующие практические шаги, чтобы максимизировать срок службы и надежность:

• Проектируйте канавку в соответствии с допусками производителя, а не полагайтесь на «стандартный зазор» — небольшие несоответствия приводят к значительному снижению производительности.
• Используйте стопорное кольцо, обеспечивающее соответствующий запас прочности при ожидаемых осевых нагрузках и циклах усталости; если присутствуют удары или вибрация, рассмотрите возможность использования спиральных колец или вторичной фиксации.
• Задокументируйте момент затяжки и размеры наконечника плоскогубцев в инструкциях по сборке, чтобы избежать изменений, зависящих от оператора.
• Для проведения технического обслуживания держите небольшой запас сменных колец и подходящих плоскогубцев; заменяйте кольца, на которых обнаружена деформация или коррозия, а не используйте их повторно.

Если вы укажете диаметр готового отверстия, требования к осевой нагрузке и окружающую среду (температура/коррозия), это руководство можно преобразовать в конкретный номер детали и чертеж канавки. В каталогах производителей будут указаны точные номинальные размеры колец, размеры канавок и рекомендуемые инструменты для установки.