Vòng giữ vát có hình dạng riêng biệt làm thay đổi cách chúng tương tác với các rãnh, trục và vỏ. Khi chọn đúng loại vòng, bạn sẽ giảm được thời gian lắp ráp, cải thiện khả năng xử lý tải và kéo dài tuổi thọ sử dụng. Bài viết này tập trung vào các ứng dụng thực tế trong đó các vòng giữ vát tốt hơn các vòng kẹp biên dạng phẳng và các vòng xoắn ốc, đồng thời đưa ra hướng dẫn về lựa chọn, thiết kế rãnh và lắp đặt.
Ưu điểm cơ học cốt lõi của vòng giữ vát
Các vòng giữ vát có một mặt góc cạnh ở bề mặt tiếp xúc. Góc xiên đó làm thay đổi cơ học tiếp xúc: đường tải chuyển từ đường tiếp xúc hẹp sang hoạt động nêm được kiểm soát giúp tăng khả năng chịu lực dọc trục và giảm ứng suất cục bộ. Trong nhiều cụm lắp ráp trong thế giới thực, sự khác biệt này dẫn đến độ tin cậy về chức năng cao hơn so với các vòng kẹp loại C tiêu chuẩn hoặc các vòng xoắn ốc.
Phân bố tải dọc trục
Góc xiên truyền lực dọc trục qua một dải hướng tâm nhỏ thay vì cạnh sắc. Nếu cụm lắp ráp của bạn chịu tải trọng dọc trục hoặc tải trọng va đập, các vòng vát sẽ chống lại sự biến dạng rãnh và sự di chuyển của vòng hiệu quả hơn so với các vòng kẹp phẳng.
Duy trì xuyên tâm và giải phóng mặt bằng xuyên tâm
Bởi vì góc xiên chuyển đổi một số lực dọc trục thành tác động nêm, nên vòng duy trì chỗ ngồi hướng tâm với ít nhiễu xuyên tâm hơn. Hành vi đó rất hữu ích khi khe hở xuyên tâm chặt chẽ và bạn cần duy trì ổn định mà không có sự can thiệp lớn vào trục/vỏ.
Các ứng dụng ưa chuộng vòng giữ vát
Dưới đây là các loại ứng dụng cụ thể và lý do tại sao vòng vát hoạt động tốt hơn vòng kẹp hoặc vòng xoắn ốc trong những bối cảnh đó.
Trục và bộ truyền động chịu tải trọng trục cao
Sử dụng các vòng vát trong đó trục hoặc piston chịu lực dọc trục từ lưới bánh răng, ổ đỡ lực đẩy hoặc bộ truyền động tuyến tính. Góc xiên làm giảm ứng suất ổ trục mặt rãnh và giảm nguy cơ leo vòng hoặc biến dạng rãnh trong các chu kỳ lực đẩy lặp đi lặp lại.
Cụm lắp ráp nhỏ gọn với không gian xuyên tâm hạn chế
Khi đường bao hướng tâm bị hạn chế, các vòng xoắn ốc đôi khi có ích do chiều cao hướng tâm thấp, nhưng các vòng vát có thể phù hợp với khe hở hướng tâm đồng thời cung cấp khả năng khóa trục mạnh hơn. Chọn vòng vát khi bạn cần sự cân bằng giữa độ nén và khả năng chịu lực trục cao hơn.
Các bộ phận quay chịu tải trọng rung và đảo chiều
Rung động và đảo ngược tải trọng làm tăng độ mỏi và di chuyển của vòng. Hoạt động nêm của các vòng vát chống lại chuyển động vi mô ở mặt rãnh, cải thiện tuổi thọ duy trì trong hộp số, hộp số và khớp nối quay.
Lắp ráp chính xác và định vị trục chặt chẽ
Trong các cảm biến chính xác, trục bộ mã hóa và các cơ cấu được tinh chỉnh, độ lệch trục nhỏ có thể làm suy giảm chức năng. Các vòng vát cung cấp một mốc chuẩn dọc trục ổn định với ít sự thay đổi chỗ ngồi hơn so với các vòng kẹp mỏng hoặc các vòng xoắn ốc có thể nén hoặc leo.
Các ứng dụng có mối lo ngại về mài mòn rãnh cục bộ
Khi bề mặt rãnh có khả năng bị mòn (thường xuyên bị tháo rời hoặc môi trường bị mài mòn), sự phân bổ ứng suất ổ trục rộng hơn của các vòng vát sẽ làm giảm tốc độ biến dạng rãnh và nhu cầu bảo trì thường xuyên.
So sánh hiệu suất nhanh
| Tiêu chí thực hiện | Vòng giữ vát | Vòng chụp phẳng | Vòng xoắn ốc |
| Khả năng chịu tải dọc trục | Cao | Trung bình | Thấp–Trung bình |
| Cấu hình xuyên tâm (không gian) | Trung bình | Thấp | Rất thấp |
| Dễ dàng cài đặt | Yêu cầu kìm/đồ gá | Dễ dàng với kìm kẹp vòng tròn | Trung bình, special tools |
| Tốt nhất ở nơi có rung động | Có | Đôi khi | Không |
Hướng dẫn thiết kế và lựa chọn
Hãy tuân theo các quy tắc thực tế này khi sử dụng vòng giữ vát trong thiết kế của bạn.
- Góc mặt rãnh: khớp góc vát với thông số kỹ thuật của vòng để tạo tiếp xúc hoàn toàn; góc không phù hợp tập trung căng thẳng.
- Chiều rộng và chiều sâu rãnh: thiết kế theo dung sai của nhà sản xuất; rãnh quá nông làm giảm khả năng chịu lực của trục, quá sâu cho phép chơi.
- Lựa chọn vật liệu: chọn thép hợp kim cứng hoặc các loại chống ăn mòn khi tải trọng hoặc môi trường yêu cầu cường độ hoặc khả năng bảo vệ cao hơn.
- Bề mặt hoàn thiện: các rãnh và vòng mài nhẵn để ngăn chặn sự gia tăng ứng suất làm tăng tốc độ mỏi.
- Dụng cụ lắp đặt: sử dụng kìm hoặc thiết bị cố định vòng giữ thích hợp để cố định vòng mà không tạo áp lực quá lớn cho các đầu.
Kiểm tra, xác nhận và tiêu chuẩn
Xác nhận các thiết kế bằng các thử nghiệm đẩy dọc trục, thử nghiệm tải theo chu kỳ và thử nghiệm độ bền rung phản ánh các điều kiện hiện trường. Tham khảo các tiêu chuẩn về kích thước và vật liệu từ ISO, DIN hoặc ANSI nếu có, đồng thời tuân theo dữ liệu của nhà cung cấp về hình dạng rãnh và xử lý nhiệt.
Danh sách kiểm tra lựa chọn dành cho kỹ sư và người mua
- Xác định tải trọng trục và tải trọng chu kỳ cực đại cho vòng.
- Xác nhận phong bì xuyên tâm có sẵn.
- Xác định các yếu tố môi trường: ăn mòn, nhiệt độ, mài mòn.
- Yêu cầu đề xuất về rãnh của nhà sản xuất và dữ liệu kiểm chứng tải trọng.
- Lập kế hoạch lắp ráp các thiết bị cố định hoặc kìm để có chỗ ngồi và tháo lắp đáng tin cậy.
Kết luận: chọn theo chức năng, không theo thói quen
Khi cụm lắp ráp yêu cầu khả năng giữ trục cao hơn, khả năng chống rung, định vị trục ổn định hoặc giảm độ mòn rãnh, các vòng giữ vát thường hoạt động tốt hơn các vòng chặn phẳng và các vòng xoắn ốc. Sử dụng các mẹo thiết kế và danh sách kiểm tra ở trên để khớp hình dạng vòng, chi tiết rãnh và vật liệu với điều kiện vận hành. Khi công suất trục hoặc độ ổn định lâu dài có vấn đề, hãy ưu tiên thiết kế vòng vát và xác thực bằng thử nghiệm có mục tiêu.
