Ringkonstruktion
Anwendungen mit Spirolox Sicherungsringen und Schnappringen mit einheitlichem Querschnitt von Smalley können trotz ihrer Unterschiede mit einer einfachen Gleichung berechnet werden. Bei den meisten Anwendungen gibt es 4 Hauptbereiche, die zu beachten sind.
Smalley Anwendungsingenieure stehen Ihnen bei technischen Fragen gerne zeitnah zur Verfügung.
Die folgenden Seiten mit Hinweisen zur Konstruktion von Spirolox Sicherungsringen und Schnappringen mit einheitlichem Querschnitt basieren auf einer Erfahrung von mehr als 100 Jahren, ausgiebigen Testreihen und umfangreicher Erforschung der unterschiedlichen Einsatzgebiete von Sicherungsringen. Die bereitgestellten Formeln eignen sich für die Vorabanalyse einer Ringanwendung und die Konstruktion eines Smalley Sicherungsrings.
Konstruktionsingenieure verbinden das Wort Sicherungsring mit einem einfachen Design oder einer Art von Sicherungsvorrichtung. Tatsächlich sind Sicherungsringe so unterschiedlich wie ihre Anwendungen. Smalley Spirolox Sicherungsringe bieten eine gute Alternative und sind in vielerlei Hinsicht konventionellen Sicherungsringen überlegen.
Lastaufnahme
Das Verständnis der Lastaufnahme eines Smalley Sicherungsrings erfordert Berechnungen sowohl für die Ringabscherung als auch die Nutverformung; die Beschränkung entspricht dem kleineren Wert der zwei Berechnungen. Die Formeln zur Lastaufnahme berücksichtigen keine dynamische oder exzentrische Belastung. Sollte diese Art von Belastung vorhanden sein, ist der ordnungsgemäße Sicherheitsfaktor anzuwenden und das Produkt zu testen. Zudem sollte die Nutgeometrie und der Kantenabstand berücksichtigt werden. Unter schädlichen Betriebsbedingungen wird die wirkliche Ringleistung am besten durch Austesten bestimmt.
Obwohl Ringabscherungen im Allgemeinen nicht mit Smalley Sicherungsringen in Verbindung gebracht werden, kann dies eine konstruktive Einschränkung darstellen, wenn gehärteter Stahl als Nutmaterial eingesetzt wird. Die Lastaufnahme des Rings auf der Basis der Ringabscherung ist in unseren Tabellen für Standardringe aufgeführt. Diese Werte basieren auf einer Scherfestigkeit von Kohlenstoffstahl mit einem empfohlenen Sicherheitsfaktor von 3.
Die Lastaufnahme auf der Basis der Ringabscherung muss mit der Lastaufnahme der Nutverformung verglichen werden, um zu bestimmen, welcher von beiden der konstruktiv einschränkende Faktor ist.
Nomenklatur
PG = Zulässige Lastaufnahme auf der Basis der Nutverformung (Pfund)
D = Wellen- oder Gehäusedurchmesser (zoll)
d = Nuttiefie (zoll)
SY = Streckgrenze des Nutmaterials (psi)
K = Sicherheitsfaktor (es wird 3 empfohlen)
Nutverformungen sind mit Abstand die häufigsten konstruktiven Einschränkungen bei Sicherungsringen. Eine dauerhafte Nutverformung tritt auf, wenn der Ring beginnt, sich zu verwinden. Mit steigendem Verwindungswinkel vergrößert sich der Durchmesser des Rings. Schließlich wird der Ring konkav gewölbt und aus der Nut gepresst (gerollt). Hier finden Sie eine konservative Interpretation: Mit folgender Gleichung wird der Punkt der ersten Verformung der Nut berechnet. Dies stellt keinen Ausfall dar, der erst bei einem viel höheren Wert auftritt. Es wird ein Sicherheitsfaktor von 2 empfohlen. Die Lastaufnahme des Rings auf der Basis der Nutverformung ist in unseren Tabellen für Standardringe aufgeführt.
| Typische Streckgrenze von Nutmaterialien | |
| Gehärteter Stahl 8620 | 758 kPa (110.000 psi) |
| Kaltgezogener Stahl 1018 | 482 kPa (70.000 psi) |
| Warmgewalzter Stahl 1018 | 310 kPa (45.000 psi) |
| Aluminium 2017 | 275 kPa (40.000 psi) |
| Gusseisen | 68-275 kPa (10-40.000 psi) |
Nomenklatur
PG = Zulässige Lastaufnahme auf der Basis der Nutverformung (Pfund)
D = Wellen- oder Gehäusedurchmesser (zoll)
d = Nuttiefe (in)
SY = Streckgrenze des Nutmaterials (psi)
K = Sicherheitsfaktor (es wird 2 empfohlen)
Die gesicherte Komponente besitzt idealerweise Ecken im rechten Winkel und drückt den Ring so weit wie möglich an das Gehäuse oder die Welle. Der maximal empfohlene Radius oder die an der gesicherten Komponente zulässige Anfasung können mit den Formeln links berechnet werden.
Maximale Anfasung = 0,375 (b-d)
Maximaler Radius = 0,5 (b-d)
Nomenklatur
b = Radiale Drahtbreite (zoll)
d = Nuttiefe (zoll)
| Wellen- oder Gehäusedurchmesser | Maximaler Radius an Nutsohle |
| 1 Zoll und darunter | 0,005 Max. |
| mehr als 1 Zoll | 0,010 Max. |
Um eine maximale Lastaufnahme zu gewährleisten, muss die Nut über Ecken im rechten Winkel und gesicherte Komponenten verfügen. Zusätzlich müssen die gesicherten Komponenten immer senkrecht zur Ringnut sein, damit eine einheitliche konzentrische Last gegen die gesicherten Komponenten drückt. Der Radius an der Nutsohle sollte die entsprechenden Werte in der Tabelle nicht übersteigen.
Ringnuten, die sich nahe dem Ende einer Welle oder eines Gehäuses befinden, sollten für eine maximale Stärke einen angemessenen Kantenabstand haben. Es sollte sowohl auf Abscherung als auch auf Verformung geprüft werden, und es ist der größere Wert für den Kantenabstand auszuwählen. Im Allgemeinen kann man sich dem minimalen Kantenabstand durch einen Wert annähern, der dem Dreifachen der Nuttiefe entspricht.
Nomenklatur
z = Kantenabstand (zoll)
P = Last (Pfund)
DG= Nutdurchmesser (zoll)
SY = Streckgrenze des Nutmaterials (psi)
d = Nuttiefe (Pfund)
K = Sicherheitsfaktor (es wird 3 empfohlen)
Rotationsgeschwindigkeit
Auf jeden Sicherungsring, der auf einer rotierenden Welle montiert ist, wirken Zentrifugalkräfte. Zu einem Ausfall kann es kommen, wenn die Fliehkräfte groß genug sind, um den Sicherungsring auszudehnen und aus der Nut zu heben. Da immer mehr Anwendungen höhere Anforderungen an die Rotationsgeschwindigkeiten haben, hat Smalley bereits in Forschung und Entwicklung für diese Fragestellung investiert und wird dies auch verstärkt in der Zukunft tun.
Ein kundenspezifischer Sicherungsring oder möglicherweise sogar ein selbstsichernder Ring kann eine Lösung darstellen, wenn die benötigte Rotationsgeschwindigkeit die Empfehlung für unsere Standardring überschreitet. Für Anwendungen, die eine sehr gleichmäßige Rotation erfordern, sind auch ausgewuchtete Ringe erhältlich.
Die selbstsperrende Funktion verhindert, dass sich der Sicherungsring ausdehnt. An der inneren Windung befindet sich eine kleine Lasche, die in eine Aussparung an der äußeren Windung einrastet, wenn der Ring ist in die Nut positioniert wird.
Durch diese Eigenschaft kann der Ring bei hohen Drehzahlen, die empfohlene Beschleunigungen unserer Standardringe weit überschreiten, ordnungsgemäß funktionieren. Durch die Selbstsicherungsfunktion kann der Ring bei hohen Drehzahlen verwendet werden; er widersteht Vibrationen und großen Beschleunigungskräften und kann stoßartige Belastungen bis zu einem gewissen Grad aufnehmen.
Das aus Noppe und Aussparung bestehende Konstruktionsmerkmal verhindert, dass der Ring bei hoher Drehzahl aus der Nut gehoben wird. Dank Noppe und Aussparung ist der Ring in der Lage, bei hohen Drehzahlen zu arbeiten, Vibrationen und großen Beschleunigungskräften zu widerstehen und bis zu einem gewissen Grad stoßartige Belastungen abzufangen.
Das aus Noppe und Aussparung bestehende Konstruktionsmerkmal verhindert, dass der Ring bei hoher Drehzahl aus der Nut gehoben wird. Dank Noppe und Aussparung ist der Ring in der Lage, bei hohen Drehzahlen zu arbeiten, Vibrationen und großen Beschleunigungskräften zu widerstehen und bis zu einem gewissen Grad stoßartige Belastungen abzufangen.
Das Auswuchten von Sicherungsringen sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Masse über 360 Grad des Ringes. Dies wird durch eine Reihe von Aussparungen gegenüber dem Spalt der beiden Ringenden erreicht, wodurch der Schwerpunkt des Rings im Mittelpunkt seiner Drehachse liegt. Diese Eigenschaft ist sehr nützlich, wenn das Gleichgewicht einer Baugruppe von Bedeutung ist und eine exzentrische Belastung vermieden werden soll.
Belastungsanalyse
Mit der Gleichung wird geprüft, ob die elastische Belastungsgrenze des Ringmaterials nicht durch die beim Einbau entstandene Belastung überschritten worden ist. Standardteile, die manuell an/in die empfohlene Welle oder Bohrung angebaut werden, und Nutdurchmesser bedürfen keiner Belastungsanalyse. Kundenspezifische Ringe oder mit kundenspezifischen Werkzeugen montierte Ringe erfordern eine Belastungsanalyse.
Um einen sicheren Belastungswert auswählen zu können, ist es erforderlich, die elastische Belastungsgrenze des Rohmaterials zu bestimmen. Die Mindestzugfestigkeit, wie in der Materialien-Tabelle des Katalogs aufgeführt, kann als geeignete Annahme verwendet werden. Und wie bei jeder theoretischen Berechnung kann eine genauere Analyse der tatsächlichen Anwendung ergeben, dass diese Belastungswerte überschritten worden sind. Allerdings sind insbesondere die funktionalen Charakteristiken, wie etwa die Einbaumethode, wie oft der Ring ein- und ausgebaut wird, die Lastaufnahme und/oder die zentrifugale Kapazität zu berücksichtigen.
Nach dem Formungsprozess besitzt der Ring die natürliche Neigung, sich wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu verwandeln. Dadurch stehen die inneren Kanten der radialen Drahtbreite unter einer Restspannung und die äußere Kante unter einem Restdruck. Um der Restspannung im Ring bei einer Streckung zu begegnen, sollten für einen Vergleich mit der Belastung beim Einbau nur 80 % der Mindestzugfestigkeit genutzt werden; siehe Tabelle 4. Bei kundenspezifischen Konstruktionen, wo die Belastung beim Einbau die elastische Belastungsgrenze des Materials übersteigt, können Ringe in Durchmessern gefertigt werden, die während der Montage einen vorbestimmten Wert zulassen. Nach dem Einbau hat der Ring die gewünschte Klemmung in der Nut.
Nomenklatur
SE = Spannungen aufgrund von Streckung (psi)
SC = Spannungen aufgrund von Stauchung (psi)
E = Elastizitätsmodul (psi)
b = Radiale Drahtbreite (zoll)
DS = Wellendurchmesser (zoll)
DH = Gehäusedurchmesser (zoll)
DI = Freier Innendurchmesser, Minimum (zoll)
DO = Freier Außendurchmesser, Maximum (zoll)