Внутреннее стопорное кольцо и внешнее стопорное кольцо: основные различия и как выбрать

Стопорные кольца предотвращают осевое смещение, не увеличивая при этом значительный вес или сложность сборки. Они не требуют ни нарезания резьбы, ни сверления, ни сварки — только выточенная канавка и подходящее кольцо. Но выбор неправильного типа внутреннего стопорного кольца и внешнего стопорного кольца приводит к сбоям при установке, смещению компонентов и дорогостоящим доработкам. Вот что именно отличает их и как выбрать между ними.

Что такое внутренние и внешние стопорные кольца?

Стопорное кольцо, также называемое стопорным кольцом или стопорным кольцом, представляет собой штампованный или спиральный пружинный стальной компонент, который устанавливается в обработанную канавку, образуя выступ, удерживающий соседние детали на месте вдоль оси. Различие между внутренними и внешними типами сводится к тому, где расположена эта канавка.

Ан внутреннее стопорное кольцо для фиксации отверстия устанавливается внутри цилиндрического корпуса или отверстия. Кольцо сжимается во время установки и пружинит наружу, фиксируясь в канавке корпуса, создавая буртик, который предотвращает перемещение компонентов внутрь или выпадение из отверстия. Подумайте о корпусах ступичных подшипников, гидравлических цилиндрах и отверстиях коробки передач.

Ан внешнее стопорное кольцо для фиксации навесных компонентов оборачивается вокруг вала снаружи. Он расширяется во время установки и сжимается в канавке вала, предохраняя подшипники, шестерни, шкивы и другие детали от соскальзывания в осевом направлении. Везде, где на валу установлены вращающиеся или скользящие компоненты, узел обычно скрепляется внешним кольцом.

Оба типа также известны как стопорные кольца, С-образные зажимы или просто стопорные кольца в зависимости от отрасли и региона. Терминология варьируется; механическая функция не работает.

Ключевые структурные различия с первого взгляда

На первый взгляд эти два типа выглядят одинаково — оба представляют собой кольца с открытыми концами и небольшими отверстиями для проушин на каждом конце — но их геометрия, поведение при установке и направление силы существенно различаются.

Одно практическое замечание: наружные кольца обычно имеют более низкий профиль и более компактно сидят вокруг вала, что может быть выгодно при ограниченном радиальном пространстве. Внутренние кольца, напротив, должны входить в стенку отверстия без ущерба для структурной целостности, поэтому толщина стенки отверстия становится конструктивным ограничением.

Общие стандарты: DIN 471, DIN 472 и их значение для поиска поставщиков

Большинство промышленных стопорных колец производятся в соответствии с одним из основных международных стандартов. Знание номера стандарта — самый быстрый способ обеспечить совместимость канавок и взаимозаменяемость между поставщиками.

DIN 471 закрывает наружные стопорные кольца валов. Он определяет размеры канавок, толщину кольца и номинальную нагрузку для метрических диаметров вала, обычно в диапазоне от 3 до 300 мм. DIN 472 является аналогом внутренних колец в отверстиях диаметром корпуса от 8 мм до 600 мм. Подробные размерные данные для Технические характеристики стопорного кольца с отверстием DIN 472, включая требования к глубине канавки, ширине и фаске. общедоступен для инженерных справок.

Для метрических приложений Серия метрических внутренних стопорных колец DIN 472 и Наружные стопорные кольца DIN 471 для метрических валов являются наиболее широко указанными. Если в вашем приложении используются размеры в дюймах, перед заказом найдите эквиваленты, соответствующие требованиям ASME/ANSI, или подтвердите взаимозаменяемость у поставщика.

Варианты материалов и отделка поверхности

Базовый материал определяет, как стопорное кольцо ведет себя под нагрузкой, при экстремальных температурах и воздействии окружающей среды. Большинство промышленных применений охватываются тремя основными материалами.

Углеродистая пружинная сталь (обычно C60S или C75S по DIN 17222) является стандартным выбором для общего использования. Он обладает превосходными характеристиками упругости, высокой твердостью после термообработки (HRC 44–54 в зависимости от диаметра) и экономичностью при больших объемах. Ограничением является коррозионная стойкость: без обработки поверхности кольца из углеродистой стали будут окисляться во влажной или влажной среде.

Нержавеющая сталь варианты включают мартенситные марки (1.4122 / X39CrMo17) для применений, требующих как твердости, так и умеренной коррозионной стойкости, а также аустенитные марки (AISI 301, AISI 316L) для пищевой, морской и фармацевтической промышленности, где важным фактором является химическое воздействие. Аустенитная нержавеющая сталь меняет некоторую твердость на значительно лучшую коррозионную стойкость.

Обработка поверхности на кольцах из углеродистой стали значительно продлевают срок службы. Фосфатно-масляный (P&O) является наиболее распространенным — он обеспечивает мягкую защиту от коррозии, снижает трение во время установки и является отделкой по умолчанию для большинства стоковых колец DIN 471 и DIN 472. Для более требовательных условий доступны цинкование и воронение.

Для нестандартных материалов или специализированных покрытий могут быть изготовлены специальные штампованные варианты в соответствии с конкретными требованиями, включая запатентованные сплавы для высокотемпературных или химически агрессивных условий.

Как выбрать: практические рамки принятия решений

Процесс отбора прост, если вы ответите на несколько конкретных вопросов.

Где происходит удержание? Если компонент находится внутри корпуса и его необходимо удержать от выхода из отверстия, используйте внутреннее стопорное кольцо. Если компонент монтируется на валу и его необходимо удержать от соскальзывания в осевом направлении, используйте внешнее кольцо. Этот единственный вопрос решает большинство случаев.

Каковы размеры паза? Стопорные кольца имеют специфическую канавку. Измерьте диаметр отверстия корпуса (внутренний) или диаметр вала (наружный), затем сравните ширину и глубину канавки со спецификациями производителя кольца. Кольцо, посаженное в канавку меньшего размера, не обеспечит полную осевую мощность; в канавке увеличенного размера он может выскочить под нагрузкой.

Какие осевые нагрузки выдержит кольцо? Стандартные штампованные кольца адекватно выдерживают умеренные осевые нагрузки. Для ударных нагрузок, вибрации или работы на высоких оборотах рассмотрите кольца с большим поперечным сечением или многовитковые спиральные конструкции. каталог продукции с стопорными кольцами включает как стандартные, так и усиленные варианты защиты от смещения для сложных условий.

Какова операционная среда? Высокая влажность, воздействие соленой воды и химический контакт — все указывает на нержавеющую сталь. Стандартная углеродистая сталь с фосфатным покрытием хорошо работает в сухих промышленных условиях с умеренными температурами.

Как часто будет сниматься кольцо? Стопорные кольца можно использовать повторно, но повторная установка и снятие приводит к упрочнению и изменению размеров. Для сборок, требующих частой разборки, запланируйте замену колец и убедитесь, что канавка не повреждена между циклами.

Типичные области применения по отраслям

Внутренние и внешние стопорные кольца используются практически во всех отраслях производства и машиностроения. Несколько репрезентативных приложений иллюстрируют, насколько по-разному эти два типа служат на практике.

В автомобильные трансмиссии наружные кольца сидят на выходных валах трансмиссии, удерживая планетарные передачи, а внутренние кольца удерживают чашки подшипников внутри корпусов дифференциалов. Оба типа часто сосуществуют в одном узле, различаясь только тем, обращена ли канавка внутрь или наружу.

В двигатели для электромобилей Стопорные кольца обеспечивают удержание подшипников статора и корпусов резольверов при высоких скоростях вращения. Малая масса и профиль с нулевым зазором правильно установленного кольца делают его предпочтительным по сравнению с резьбовыми соединениями в средах с высокими оборотами, где важен динамический баланс.

В сельскохозяйственная техника Оба типа колец используются в узлах гидроцилиндров (внутренних) и системах карданного вала (внешних), где они должны выдерживать вибрацию, загрязненную среду и условия полевой эксплуатации, требующие использования коррозионностойких материалов.

В промышленная автоматизация и робототехника Миниатюрные стопорные кольца диаметром 8–25 мм сохраняют прецизионные подшипники в корпусах приводов, где точность позиционирования зависит от того, сохраняет ли кольцо правильный уступ без отклонения при циклических нагрузках.

Вstallation Basics and Tooling

Правильная установка так же важна, как и правильная спецификация. Правильно выбранное стопорное кольцо, установленное небрежно (чрезмерно расширенное, посаженное крест-накрест или не полностью вошедшее в канавку), не обеспечивает ни одной из своих номинальных удерживающих способностей.

Как для внутренних, так и для наружных колец требуются специальные плоскогубцы для стопорных колец, которые захватывают отверстия для проушин и прикладывают контролируемое равномерное усилие. Для внутренних колец кончики плоскогубцев сжимают кольцо; для внешних колец кончики расширяют его. Использование плоскогубцев неправильного типа или замена их универсальными плоскогубцами может привести к деформации кольца или повреждению фаски канавки.

После посадки проверьте визуально и на ощупь, что кольцо полностью вошло в посадку по всей окружности канавки. Кольцо, охватывающее канавку только в трех или четырех точках, не зацепилось полностью и выйдет из строя под действием осевой нагрузки. Для приложений с ограниченным доступом или объемами производственной сборки, стопорные кольца нестандартной геометрии и нестандартные штампованные детали может упростить установку инструментов и сократить время сборки.