Introductie borgringontwerp
Hoewel de toepassingen van Smalley Spirolox-borgringen en borgringen met een constante doorsnede divers zijn, kunnen ze worden geanalyseerd met een eenvoudige set ontwerpberekeningen. Er zijn vier hoofdgebieden die bij de meeste toepassingen in overweging moeten worden genomen.
Smalley Application Engineers staan klaar om direct technische ondersteuning te bieden.
Door 100 jaar van uitgebreid testen en onderzoek zijn de volgende pagina's en informatie ontwikkeld om een nauwkeurige, voorlopige analyse van de Smalley Retaining Ring te bieden. Hoewel engineers de borgring doorgaans als een eenvoudig bevestigingsmiddel beschouwen, zijn ze bijna net zo divers als hun toepassingen. Smalley Spriolox-borgringen bieden veel duidelijke voordelen ten opzichte van gangbare industriële ringen en bevestigingsmiddelen.
Laadcapaciteit
De belastbaarheid van een Smalley Retaining Ring-assemblage wordt beperkt door het laagste resultaat van twee berekeningen: ringafschuiving en groefvervorming. Deze formules sluiten dynamische of excentrische belasting uit, dus gebruik een geschikte veiligheidsfactor en voer producttesten uit wanneer deze omstandigheden van toepassing zijn. Houd daarnaast ook zeker rekening met de groefgeometrie en de randafstand. Wanneer er sprake is van zware bedrijfsomstandigheden, kunnen de werkelijke prestaties van de ring het beste worden bepaald door middel van grondige praktijktests.
Hoewel het doorgaans niet wordt geassocieerd met een typisch bezwijken van Smalley Retaining Rings, kan ringafschuiving een ontwerpbeperking zijn wanneer gehard staal als groefmateriaal wordt gebruikt. De axiale belastbaarheid van ringen op basis van ringafschuiving is opgenomen in onze tabellen met standaardringen. Deze waarden zijn gebaseerd op een afschuifsterkte van koolstofstaal met de aanbevolen veiligheidsfactor van 3.
De axiale belasting op basis van ringafschuiving moet worden vergeleken met de axiale belasting op basis van groefvervorming om te bepalen welke de beperkende factor is in het ontwerp.
Nomenclatuur
PR = Toelaatbare axiale belasting op basis van afschuiving van de ring (lb)
D = as- of behuizingsdiameter (in)
T = Ringdikte (in)
SS = Schuifsterkte van ringmateriaal (psi)
K = Veiligheidsfactor (3 aanbevolen
Groefvervorming is de meest voorkomende ontwerpbeperking van borgringen. Wanneer er permanente groefvervorming optreedt, begint de ring te torderen, waardoor de diameter groter wordt. Uiteindelijk trekt de ring schotelvormig krom en perst (rolt) deze uit de groef. Als conservatieve interpretatie berekent de volgende vergelijking het punt van initiële groefvervorming. Dit staat niet gelijk aan falen, wat bij een veel hogere waarde optreedt. Er wordt een veiligheidsfactor van 2 gesuggereerd. De axiale belastbaarheid van de ring op basis van groefvervorming is te vinden in onze tabellen met standaardringen.
Typische vloeigrenzen van groefmateriaal
| 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 |
Nomenclatuur
PG = Toelaatbare axiale belasting gebaseerd op groefvervorming (lb)
D = as- of behuizingsdiameter (in)
d = Groefdiepte (in)
SY = Vloeigrens van groefmateriaal (psi)
K = Veiligheidsfactor (2 aanbevolen)
Het geborgde onderdeel heeft idealiter een haakse hoek en maakt zo dicht mogelijk bij de behuizing of as contact met de ring. Dit maximaliseert het draagvermogen en zorgt voor een gelijkmatige, concentrische belasting tegen het geborgde onderdeel. De maximaal aanbevolen toelaatbare radius of afschuining op het te borgen onderdeel kan met het volgende worden berekend. De radius op de bodem van de groef mag niet groter zijn dan vermeld in de tabel.
Maximale afschuining = .375 (b-d)
Maximale radius = 0,5 (b-d)
Nomenclatuur
b = Radiale wanddikte (in)
d = Groefdiepte (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.
Ringgroeven die zich dicht bij het uiteinde van een as of behuizing bevinden, moeten een voldoende randafstand hebben om de sterkte te maximaliseren. Schuif- en buigbelastingen moeten worden gecontroleerd en de grootste waarde moet worden gekozen voor de randafstand. Als algemene regel kan de minimale randafstand worden benaderd met een waarde van 3 maal de groefdiepte.
Nomenclatuur
z = Randafstand (in)
P = Belasting (lb)
DG= Groefdiameter (in)
SY = Vloeigrens van groefmateriaal (psi)
d = Groefdiepte (in)
K = Veiligheidsfactor (3 aanbevolen)
RPM Capacity
Elke borgring die op een roterende as werkt, wordt beperkt door centrifugaalkrachten, inclusief Smalley-borgringen. Falen treedt op wanneer deze centrifugaalkrachten groot genoeg zijn om de borgring uit te zetten en uit de groef te tillen. Nu steeds meer toepassingen hogere rotatiecapaciteiten vereisen, blijft Smalley investeren in voortdurend onderzoek en ontwikkeling op dit gebied.
Als de rotatiecapaciteit cruciaal is voor uw toepassing, neem dan contact op met een Smalley Design of Application Engineer door het formulier onderaan deze pagina in te vullen of ons te bellen op +1-847-719-5950.
Een maatwerk borgring, of eventueel een zelfborgende ring, kan een optie zijn als de eisen van uw toepassing de aanbevolen rotatiecapaciteit van onze standaardringen overschrijden. Gebalanceerde ringen zijn ook beschikbaar voor toepassingen waarbij het zwaartepunt kritisch is.
De zelfborgende functie bestaat uit een lip en een sleuf die in elkaar grijpen om te voorkomen dat de ring uitzet. De nok lijnt uit met een sleuf op de aansluitende winding, zodanig dat wanneer de ring in de groef is gemonteerd, de nok in de sleuf valt, waardoor de ring correct kan functioneren bij snelheden die de rotatiecapaciteit van een standaard borgring ver overschrijden. De zelfborgende functie maakt het voor de borgring mogelijk om bij hoge snelheden te werken, trillingen te weerstaan, onder snelle versnelling te functioneren en een zekere mate van schokbelasting te absorberen. Lees meer over een zelfborgende ring.
Als marktleider voor innovatieve borgringoplossingen investeert Smalley voortdurend in lopend onderzoek en ontwikkeling om te voldoen aan de vraag naar hoge toerentalvereisten.
De nieuwste borgringinnovatie van Smalley is de Revolox Self-Locking Ring. De revolutionaire zelfborgende functie bestaat uit een ontwerp met een koepelvormig uitsteeksel dat uw toepassing veilig en efficiënt borgt bij hoge snelheden.
Het koepelvormige element is in de onderzijde van de ring gestanst. Het sleufgedeelte wordt gecreëerd door in de aanliggende wikkeling te snijden. De koepel is zodanig gepositioneerd dat deze in de sleuf wordt opgesloten zodra de ring in een groef is gemonteerd, waardoor deze op zijn plaats wordt vergrendeld. Naarmate de ring draait, zet deze uit, waarbij deze in de koepel en de sleuf grijpt en verdere uitzetting voorkomt.
Testresultaten hebben een aanzienlijk hogere toerentalcapaciteit aangetoond ten opzichte van een gelijkwaardige niet-borgende borgring. Daarnaast is het revolutionaire ontwerp de eerste high-RPM-borgring op de markt die is ontworpen met het oog op geautomatiseerde installatie. Dit helpt om de Revolox tot een uitstekende oplossing voor hoge productievolumes te maken.
Smalley's balanceerfunctie balanceert de borgring statisch. Een reeks sleuven, tegenover het uiteinde van de opening, is zo geplaatst dat het zwaartepunt van de ring statisch is uitgebalanceerd langs de rotatieas. Deze eigenschap is zeer nuttig wanneer de balancering van het samenstel kritisch is, zoals bij een rotor. Lees meer over een gebalanceerde ring.
Installatie
De verstrekte vergelijkingen worden gebruikt om te controleren of de elastische spanningsgrens van het ringmateriaal niet wordt overschreden door spanning als gevolg van de montage. Standaardonderdelen die handmatig worden gemonteerd in de aanbevolen as-/boring- en groefdiameters vereisen geen spanningsanalyse. Maatwerkringen, of ringen die met speciaal gereedschap worden gemonteerd, vereisen een spanningsanalyse.
Om een veilige spanningswaarde te selecteren, is het noodzakelijk om de elasticiteitsgrens van de grondstof te schatten. De minimale treksterkte, zoals weergegeven in de hyperlink naar de materiaaltabel in de catalogus, kan als een geschikte schatting worden gebruikt. Zoals bij elke theoretische berekening kan een nadere analyse van de feitelijke toepassing uitwijzen dat deze spanningswaarden kunnen worden overschreden. Er moet echter rekening worden gehouden met functionele eigenschappen zoals de montagemethode, het aantal keren dat de ring wordt gemonteerd en gedemonteerd, de axiale belasting en/of de centrifugale capaciteit.
Na het vormen heeft de ring de natuurlijke neiging om terug te keren naar zijn oorspronkelijke toestand. Dit brengt de binnenrand van de radiale wand onder resttrekspanning en de buitenrand onder restdrukspanning. Om rekening te houden met de restspanning in de ring wanneer er uitzetting plaatsvindt, mag slechts 80% van de minimale treksterkte worden gebruikt ter vergelijking met de montagespanning; zie de onderstaande tabel. Bij klantspecifieke ontwerpen, waarbij de montagespanning de elasticiteitsgrens van het materiaal overschrijdt, kunnen ringen worden geproduceerd met diameters die tijdens de montage een vooraf bepaalde mate zullen meegeven. Eenmaal gemonteerd heeft de ring de juiste klemming in de groef.
Toepassing percentage minimale treksterkteAs80%Behuizing100%
Nomenclature
SE = Stress due to expansion (psi)
SC = Stress due to compression (psi)
E = Modulus of elasticity (psi)
b = Radial wall (in)
DS = Shaft diameter (in)
DH = Housing Diameter (in)
DI = Free inside diameter, minimum (in)
DO = Free outside diameter, maximum (in)