리테이닝 링 설계 소개
Smalley Spirolox 리테이닝 링 및 Constant Section Ring 애플리케이션은 다양하지만, 간단한 일련의 설계 계산을 통해 분석할 수 있습니다. 대부분의 애플리케이션에서 고려해야 할 네 가지 주요 영역이 있습니다.
Smalley 애플리케이션 엔지니어가 신속한 기술 지원을 제공해 드립니다.
100년 동안의 광범위한 테스트와 연구를 통해, Smalley Retaining Ring에 대한 정확한 사전 분석을 제공하고자 다음과 같은 페이지와 정보가 마련되었습니다. 엔지니어들은 일반적으로 리테이닝 링을 단순한 체결부품으로 생각하지만, 이는 적용 분야만큼이나 매우 다양합니다. Smalley Spirolox® 리테이닝 링은 일반적인 산업용 링 및 체결부품에 비해 많은 확실한 장점을 제공합니다.
부하 용량
Smalley Retaining Ring 어셈블리의 부하 용량은 링 전단 및 홈 변형이라는 두 가지 계산 값 중 더 낮은 결과값에 의해 제한됩니다. 이 공식들에는 동적 부하 또는 편심 부하가 제외되어 있으므로, 이러한 조건이 적용될 때는 적절한 안전 계수를 사용하고 제품 테스트를 수행하십시오. 또한 홈 형상과 에지 마진을 반드시 고려하십시오. 가혹한 작동 조건이 존재하는 경우, 실제 링 성능은 실제 테스트를 통해 가장 잘 확인할 수 있습니다.
Smalley 리테이닝 링의 일반적인 파손 유형으로 흔히 연상되지는 않지만, 그루브 소재로 경화강을 사용하는 경우 링 전단은 설계상의 제한 요인이 될 수 있습니다. 링 전단에 따른 링 스러스트 하중 용량은 당사의 표준 링 표에 제공되어 있습니다. 이 값들은 권장 안전 계수 3을 적용한 탄소강의 전단 강도를 기준으로 합니다.
링 전단에 기반한 스러스트 하중을 홈 변형에 기반한 스러스트 하중과 비교하여 설계에서 어느 것이 제한 요인인지 결정해야 합니다.
명명법
PR = 링 전단에 따른 허용 스러스트 하중(lb)
D = 축 또는 하우징 직경 (in)
T = 링 두께(in)
SS = 링 소재의 전단 강도(psi)
K = 안전 계수(3 권장)
홈 변형은 리테이닝 링의 가장 일반적인 설계 한계입니다. 영구적인 홈 변형이 발생함에 따라 링이 비틀리기 시작하며, 이로 인해 직경이 확장됩니다. 결국, 링은 접시 모양으로 변형되어 홈에서 밀려 나옵니다(말려 나옵니다). 보수적인 해석으로, 다음 방정식은 초기 홈 변형 지점을 계산합니다. 이것은 훨씬 더 높은 값에서 발생하는 파손을 의미하지는 않습니다. 안전계수 2를 권장합니다. 홈 변형에 따른 링 스러스트 하중 용량은 당사의 표준 링 표에 제공되어 있습니다.
| Typical Groove Material Yield Strengths | |
| Hot Rolled Steel 1018 | 45,000 psi |
| Aluminum 2017 | 40,000 psi |
| Cast Iron | 10-40,000 psi |
| Cold Drawn Steel 1018 | 70,000 psi |
| Hardened Steel 8620 | 110,000 psi |
명명법
PG = 홈 변형에 따른 허용 스러스트 하중 (lb)
D = 축 또는 하우징 직경 (in)
d = 홈 깊이 (in)
SY = 홈 재료의 항복 강도 (psi)
K = 안전계수 (2 권장)
고정 부품은 이상적으로 모서리가 직각이어야 하며 하우징 또는 축에 최대한 가깝게 링과 접촉해야 합니다. 이는 부하 용량을 극대화하고 고정 부품에 균일하고 동심인 하중을 보장합니다. 고정 부품에 허용되는 권장 최대 반경 또는 면취는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 홈 바닥의 반경은 표에 명시된 것보다 크지 않아야 합니다.
최대 면취 = .375 (b-d)
최대 반경 = .5 (b-d)
명명법
b = 반경방향 벽 두께 (in)
d = 홈 깊이 (in)
| Shaft or Housing Diameter | Maximum Radius on Groove Bottom |
| 1 inch and under | .005 Max |
| over 1 inch | .010 Max |
To assure maximum load capacity it is essential to have square corners on the groove and retained components. Additionally, retained components must always be square to the ring groove in order to maintain a uniform concentric load against the retained part. The radius at the bottom of the groove should be no larger than the table states.
축 또는 하우징의 끝부분 근처에 위치한 링 홈은 강도를 극대화하기 위해 적절한 에지 마진을 확보해야 합니다. 전단 및 굽힘 하중을 점검하고 에지 마진으로 더 큰 값을 선택해야 합니다. 일반적인 규칙으로, 최소 에지 마진은 홈 깊이의 3배 값으로 근사화할 수 있습니다.
명명법
z = 에지 마진(in)
P = 하중(lb)
DG = 홈 직경(in)
SY = 홈 재료의 항복 강도 (psi)
d = 홈 깊이 (in)
K = 안전 계수(3 권장)
RPM 용량
이러한 원심력이 리테이닝 링을 팽창시키고 홈에서 들어 올릴 정도로 커질 때 고장이 발생합니다. 이러한 원심력이 리테이닝 링을 확장시키고 그루브에서 들어 올릴 정도로 커질 때 고장이 발생합니다. 더 높은 회전 용량을 요구하는 애플리케이션이 늘어남에 따라, Smalley는 이 분야에 대한 지속적인 연구 개발 투자를 계속하고 있습니다.
귀하의 애플리케이션 요구 사항이 당사 표준 링의 권장 회전 용량을 초과하는 경우, 맞춤형 리테이닝 링 또는 셀프 락킹 링이 대안이 될 수 있습니다. 질량 중심이 중요한 애플리케이션을 위해 밸런스드 링도 제공됩니다.
셀프 락킹 기능은 링이 팽창하는 것을 방지하기 위해 서로 맞물리는 탭과 슬롯으로 구성됩니다. 탭이 맞물리는 턴의 슬롯과 일치하여 링이 홈에 설치될 때 탭이 슬롯 내부에 안착하므로, 표준 리테이닝 링의 회전 능력을 훨씬 초과하는 속도에서도 링이 정상적으로 작동할 수 있습니다. 셀프 락킹 기능 덕분에 링은 고속으로 작동하고, 진동을 견디며, 급가속 조건에서도 작동하고, 일정 수준의 충격 하중을 흡수할 수 있습니다. 셀프 락킹 링에 대해 자세히 알아보십시오.
혁신적인 리테이닝 링 솔루션 분야의 시장 리더인 Smalley는 높은 RPM 요구사항을 충족하기 위해 지속적인 연구 개발에 끊임없이 투자해 왔습니다.
Smalley의 최신 리테이닝 링 혁신 제품은 Revolox 셀프 락킹 링입니다. 혁신적인 셀프 락킹 기능은 고속에서 애플리케이션을 안전하고 효율적으로 고정하는 돔 모양의 돌기 디자인으로 구성되어 있습니다.
돔 형상은 링의 아랫면에 펀칭 가공됩니다. 슬롯부는 맞물리는 턴을 절삭하여 형성됩니다. 돔은 링이 홈에 장착되면 슬롯 내에 갇히도록 위치하여, 제자리에 고정되도록 합니다. 링이 회전하면서 팽창하여 돔 및 슬롯과 맞물려 추가적인 팽창을 방지합니다.
테스트 결과에 따르면, 동등한 논 락킹(non-locking) 리테이닝 링에 비해 RPM 용량이 현저히 더 높은 것으로 나타났습니다. 또한, 이 혁신적인 디자인은 자동화 설치를 염두에 두고 설계된 시장 최초의 고속 RPM 링입니다. 이는 Revolox를 대량 생산을 위한 우수한 솔루션으로 만드는 데 기여합니다.
Smalley의 밸런스 기능은 리테이닝 링의 정적 균형을 맞춰줍니다. 갭 끝부분의 반대편에 있는 일련의 슬롯은 링의 무게 중심이 회전축을 따라 정적으로 균형을 이루도록 배치됩니다. 이러한 특성은 로터와 같이 어셈블리의 균형이 매우 중요한 경우에 매우 유용합니다. 밸런스드 링에 대해 자세히 알아보십시오.
설치
제공된 방정식은 설치 시 발생하는 응력으로 인해 링 소재의 탄성 응력 한계를 초과하지 않는지 확인하는 데 사용됩니다. 권장 샤프트/보어 및 홈 직경에 수동으로 조립되는 표준 부품은 응력 해석이 필요하지 않습니다. 맞춤형 링 또는 전용 툴링을 사용하여 조립되는 링은 응력 해석이 필요합니다.
안전한 응력 값을 선택하려면 원소재의 탄성 한계를 추정해야 합니다. 카탈로그의 소재 표 하이퍼링크에 표시된 최소 인장 강도를 적절한 추정치로 사용할 수 있습니다. 모든 이론적 계산과 마찬가지로, 실제 애플리케이션을 면밀히 분석하면 이러한 응력 값을 초과할 수 있음이 밝혀질 수도 있습니다. 그러나 설치 방법, 링의 설치 및 제거 횟수, 스러스트 하중 및/또는 원심력 용량과 같은 기능적 특성을 반드시 고려해야 합니다.
성형 후 링은 원래 상태로 돌아가려는 자연스러운 경향이 있습니다. 이로 인해 반경 방향 벽의 내측 가장자리에는 잔류 인장 응력이, 외측 가장자리에는 잔류 압축 응력이 가해집니다. 팽창이 일어날 때 링의 잔류 응력을 고려하려면, 최소 인장 강도의 80%만 설치 응력과 비교하는 데 사용해야 합니다. 아래 표를 참조하십시오. 설치 응력이 재료의 탄성 한계를 초과하는 맞춤형 설계에서는 조립 시 미리 정해진 양만큼 항복할 수 있는 직경으로 링을 생산할 수 있습니다. 일단 설치되면 링이 홈에 적절하게 밀착됩니다.
애플리케이션 최소 인장 강도 백분율 샤프트 80% 하우징 100%
명명법
SE = 팽창으로 인한 응력(psi)
SC = 압축으로 인한 응력(psi)
E = 탄성 계수(psi)
b = 반경방향 벽 두께 (in)
DS = 샤프트 직경(in)
DH = 하우징 직경(in)
DI = 자유 내경, 최소(in)
DO = 자유 외경, 최대(in)