Hướng dẫn vòng tròn nội bộ và bên ngoài

Vòng tuần hoàn bên trong là gì và chúng giữ lại các thành phần trong lỗ khoan như thế nào

Vòng tròn nội bộ là các vòng giữ có đầu mở được thiết kế để lắp đặt bên trong lỗ hoặc vỏ hình trụ, nơi chúng nằm trong rãnh gia công và ngăn chuyển động dọc trục của trục, vòng bi, chốt hoặc các bộ phận khác đặt trong lỗ đó. Đặc điểm hình học xác định của vòng tránh trong là đường kính ngoài của nó ở trạng thái tự do, không tháo rời lớn hơn một chút so với đường kính lỗ khoan mà nó được thiết kế để lắp vừa. Sự can thiệp có chủ ý này là lực tạo ra lực kẹp xuyên tâm để giữ vòng an toàn trong rãnh của nó sau khi được lắp đặt - không cần đến chất kết dính, ren hoặc dây buộc. Lực giữ hoàn toàn là cơ học, bắt nguồn từ sự phục hồi đàn hồi của vật liệu vòng sau khi bị nén trong quá trình lắp đặt.

Trình tự cài đặt cho vòng tròn nội bộ chính xác và phải được tuân thủ đúng cách để đạt được mức độ lưu giữ đáng tin cậy. Kìm vòng bên trong được luồn vào hai lỗ nhỏ đục lỗ ở tai vòng - mỗi lỗ một hàm kìm. Kìm được ép lại, nén vòng và giảm đường kính ngoài của nó xuống dưới đường kính lỗ khoan, cho phép vòng được định vị đồng tâm trên lỗ mở rãnh bên trong lỗ khoan. Sau khi căn chỉnh với rãnh, kìm sẽ được thả ra. Sự phục hồi đàn hồi của vật liệu vòng làm cho nó giãn nở ra bên ngoài, đẩy thân vòng vào thành rãnh và tạo ra sự khít chặt, không có khe hở xung quanh toàn bộ chu vi của rãnh. Vòng bây giờ đã được khóa tại chỗ và chịu được tải trọng dọc trục tác dụng từ một trong hai hướng lên mặt phẳng của nó.

Khả năng chịu tải dọc trục của vòng tròn bên trong được lắp đặt phụ thuộc vào ba biến số: độ bền cắt của vật liệu vòng, diện tích mặt cắt ngang của vòng nơi nó tiếp xúc với thành rãnh và hình dạng của rãnh. Rãnh có kích thước chính xác — có chiều rộng khớp với độ dày vòng và độ sâu khớp với chiều rộng hướng tâm của vòng — phân bổ tải trọng đều trên toàn bộ chu vi vòng. Rãnh quá nhỏ hoặc quá khổ sẽ tập trung ứng suất tại các điểm riêng biệt và làm giảm đáng kể mức tải trọng hiệu dụng của cụm, đôi khi đến mức bung vòng dưới tải trọng vận hành thông thường.

Vòng tròn nội bộ của thép lò xo: Tính chất vật liệu và lý do tại sao chúng quan trọng

Phần lớn áp đảo của vòng tròn nội bộ dịch vụ công nghiệp nói chung được sản xuất từ thép lò xo - đặc biệt là thép lò xo cacbon cao phù hợp với các tiêu chuẩn như DIN 17222, EN 10132-4 hoặc các thông số kỹ thuật quốc gia tương đương. Hàm lượng cacbon của thép lò xo dùng làm vòng đệm thường nằm trong khoảng 0,65–0,85% cacbon, có bổ sung thêm mangan, silicon và crom tùy theo loại. Chế phẩm này, kết hợp với xử lý nhiệt tôi và tôi có kiểm soát sau khi tạo hình, tạo ra vật liệu có sự kết hợp các đặc tính cụ thể mà chức năng tuần hoàn yêu cầu.

Các tính chất cơ học chính của thép lò xo làm vòng đệm

Hiệu suất của một thép lò xo internal circlip trong quá trình sử dụng phụ thuộc vào các đặc tính vật liệu sau nằm trong phạm vi thông số kỹ thuật:

• Cường độ năng suất cao (điển hình 800–1.200 MPa): Vòng phải chống lại sự biến dạng vĩnh viễn khi bị nén trong quá trình lắp đặt và khi chịu tải dọc trục khi sử dụng. Vòng bị uốn cong trong quá trình nén sẽ bị biến dạng và không thể phục hồi về đường kính ban đầu, dẫn đến rãnh bị lỏng và khả năng giữ không đáng tin cậy.
• Độ đàn hồi được kiểm soát (mô đun đàn hồi ~ 200 GPa): Vòng phải phục hồi hoàn toàn và có thể dự đoán được về đường kính tự do của nó sau khi lực nén lắp đặt được giải phóng. Độ lớn của sự phục hồi này xác định áp suất tiếp xúc giữa vòng và thành rãnh, trực tiếp thiết lập lực giữ.
• Độ dẻo dai và độ dẻo thích hợp: Mặc dù độ cứng cao cần thiết cho chức năng của lò xo, vật liệu phải chống lại hiện tượng gãy giòn trong chu kỳ nén-giãn nở khi lắp đặt. Vòng tránh bị vỡ thay vì lệch trong quá trình nén kìm là mối nguy hiểm đáng kể về an toàn và cho thấy thiếu vật liệu hoặc dụng cụ lắp đặt không chính xác.
• Bề mặt hoàn thiện và tình trạng cạnh: Vòng tròn có tem có cạnh bị cắt ở đường kính trong và ngoài. Các vệt hoặc vết nứt nhỏ ở mép cắt đóng vai trò là bộ tập trung ứng suất khi chịu tải trọng lặp đi lặp lại. chất lượng cao thép lò xo internal circlip quá trình sản xuất bao gồm bước làm sạch bavia hoặc điều hòa cạnh sau khi dập để loại bỏ các khuyết tật này.

Đối với các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc với độ ẩm, phun muối hoặc môi trường hóa học nhẹ, vòng thép lò xo thường được mạ photphat hoặc mạ kẽm sau khi xử lý nhiệt để mang lại khả năng chống ăn mòn mà không làm thay đổi tính chất cơ học của nền thép lò xo. Trong trường hợp khả năng chống ăn mòn phải là nội tại chứ không phụ thuộc vào lớp phủ - như trong các ứng dụng chế biến thực phẩm, hàng hải hoặc dược phẩm - các loại thép không gỉ như 1.4310 (AISI 301) được sử dụng thay thế, với mức giảm tương ứng lực lò xo có thể đạt được do cường độ chảy thấp hơn của thép không gỉ austenit so với thép lò xo cacbon cứng.

Vòng tuần hoàn bên trong và Vòng tuần hoàn bên ngoài: Sự khác biệt cơ bản và logic lựa chọn

Vòng tròn bên ngoài thực hiện chức năng giữ dọc trục giống như các vòng chặn bên trong, nhưng chúng hoạt động theo bối cảnh hình học ngược lại: chúng được lắp vào một rãnh được gia công theo đường kính ngoài của trục hoặc chốt, thay vì vào bề mặt bên trong của lỗ khoan. Ở đâu vòng tròn nội bộ nén để cài đặt và sau đó mở rộng vào rãnh của chúng, vòng tròn bên ngoài phải được mở rộng trong quá trình lắp đặt - sử dụng kìm vòng ngoài để mở vòng - và sau đó co lại vào rãnh trục khi kìm được nhả ra.

Việc lựa chọn giữa vòng tròn nội bộ và vòng tròn bên ngoài được xác định hoàn toàn bởi vị trí của rãnh giữ trong cụm. Nếu bộ phận cần giữ lại được đặt bên trong lỗ khoan - ổ trục được ép vào vỏ, ống lót trong xi lanh thủy lực, vòng đệm trong khối động cơ - thì cần phải có vòng chặn bên trong. Nếu bộ phận trượt lên một trục và phải ngăn không cho chuyển động dọc theo trục đó - một bánh răng trên trục đầu ra của hộp số, một ròng rọc trên trục động cơ, một moay ơ bánh xe trên một trục - vòng tròn bên ngoài là lựa chọn chính xác. Sử dụng sai loại không phải là một sai lệch nhỏ: hình dạng của các rãnh khác nhau, hoạt động của kìm ngược lại và việc lắp vòng tránh bên ngoài vào rãnh bên trong hoặc ngược lại sẽ dẫn đến cụm giữ không thể đặt đúng hoặc bị hỏng ngay lập tức khi chịu tải.

Thiết kế rãnh và thông số kích thước cho vòng tròn bên trong

Rãnh để lắp vòng tránh bên trong cũng quan trọng đối với hoạt động của tổ hợp như chính vòng tránh. Rãnh quá rộng khiến vòng rung lắc khi chịu tải, làm giảm diện tích tiếp xúc hiệu quả và tăng nguy cơ văng vòng ra ngoài. Rãnh quá hẹp sẽ ngăn chặn vòng đệm nằm hoàn toàn, khiến một phần mặt cắt ngang của vòng bị nhô ra khỏi rãnh và làm giảm khả năng chịu tải dọc trục theo tỷ lệ. Các thông số kích thước sau đây phải được kiểm soát khi gia công rãnh cho vòng tròn nội bộ :

• Chiều rộng rãnh (b): Phải phù hợp với độ dày vòng tròn với dung sai từ 0,05 đến 0,15 mm đối với các vòng DIN 472 tiêu chuẩn. Dung sai rộng hơn chỉ được chấp nhận khi không có tải trọng động và chức năng duy trì hoàn toàn là chức năng định vị.
• Độ sâu rãnh (t): Phải để vòng đệm nằm hoàn toàn bên dưới bề mặt lỗ khoan để bộ phận được giữ lại tiếp xúc với mặt vòng thay vì đè lên nó. Đối với các vòng DIN 472, độ sâu rãnh thường bằng 1,1 đến 1,3 lần chiều rộng hướng tâm của phần vòng.
• Bán kính góc rãnh: Một góc nhọn ở chân rãnh tạo ra sự tập trung ứng suất trong vật liệu làm vỏ. Bán kính từ 0,1 đến 0,3 mm ở gốc rãnh giúp phân bổ tải trọng đồng đều hơn và giảm nguy cơ nứt mỏi ở vỏ dưới tải trọng trục theo chu kỳ.
• Bề mặt hoàn thiện của tường rãnh: Độ nhám Ra 1,6 µm hoặc cao hơn trên các thành bên của rãnh sẽ tối đa hóa diện tích tiếp xúc giữa vòng và rãnh, cải thiện khả năng truyền tải và giảm thiểu mài mòn trong các ứng dụng động.

Các lỗi cài đặt thường gặp và cách tránh chúng

Sự đơn giản của việc lắp đặt vòng tránh khiến bạn dễ dàng bỏ qua các chi tiết quan trọng quyết định liệu bộ phận giữ có hoạt động đáng tin cậy trong suốt thời gian sử dụng dự kiến hay không. Các lỗi sau đây gây ra phần lớn các hỏng hóc vòng tuần hoàn bên trong sớm trong quá trình sử dụng:

• Nén quá mức trong khi cài đặt: Việc nén vòng vượt quá đường kính tối thiểu cần thiết để làm sạch lỗ khoan sẽ làm hỏng cấu trúc vi mô thép lò xo ở vùng tai, làm giảm lực phục hồi đàn hồi và tạo ra vòng đệm nằm lỏng lẻo trong rãnh. Luôn sử dụng kìm có đầu kìm có kích thước chính xác để gắn các lỗ kìm mà không tạo thêm tải trọng uốn lên thân vòng.
• Sai lệch khi ngồi: Nhả kìm trước khi vòng được căn chỉnh hoàn toàn với rãnh sẽ làm cho vòng nằm vào một phần, với một bên trong rãnh và bên kia nằm trên bề mặt lỗ khoan. Kết quả là một vòng có vẻ như đã được lắp đặt nhưng bị đẩy ra dưới tác dụng tải trọng trục đầu tiên. Luôn xác nhận vòng bằng phẳng với lỗ mở rãnh trước khi nhả áp lực kìm.
• Sử dụng lại các vòng tròn đã loại bỏ: A thép lò xo internal circlip đã được nén để lắp đặt và sau đó được gỡ bỏ đã trải qua một chu kỳ biến dạng đàn hồi. Việc lắp lại cùng một vòng sẽ áp dụng chu kỳ thứ hai và nếu vòng bị nén quá mức trong lần lắp đặt đầu tiên, đường kính tự do của nó sẽ thay đổi. Luôn sử dụng vòng đệm mới khi lắp lại sau khi bảo trì.
• Kích thước đầu kìm không chính xác: Đầu kìm quá nhỏ so với lỗ kìm của vòng, nằm ở mép lỗ thay vì phân bổ tải trọng trên toàn bộ đường kính của nó, tạo ra tác động đòn bẩy làm nghiêng vòng trong khi nén. Sử dụng bộ kìm kẹp vòng tròn có kích thước đầu phù hợp cho từng phạm vi đường kính vòng tròn thay vì một dụng cụ có đầu cố định duy nhất cho tất cả các kích cỡ.
• Lắp đặt ở rãnh khô, bị nhiễm bẩn hoặc bị ăn mòn: Dầu nhẹ được bôi lên vòng và rãnh trước khi lắp đặt sẽ làm giảm ma sát trong quá trình tựa và cho phép vòng tự căn chỉnh đều hơn trong rãnh khi nó giãn ra. Các rãnh bị ăn mòn hoặc bị nhiễm bẩn phải được làm sạch khỏi kim loại nền trước khi lắp đặt để đảm bảo vòng tiếp xúc hoàn toàn với thành rãnh.

Khi nào vòng tròn bên ngoài và vòng tròn nội bộ cả hai đều được sử dụng trong cùng một cụm — như thường thấy trong thiết kế hộp số và hộp số trong đó các vòng giữ gắn trên trục và gắn trên vỏ được kết hợp — việc duy trì hệ thống nhận dạng và lưu trữ rõ ràng cho hai loại sẽ ngăn ngừa lỗi lắp đặt. Mặc dù có hình dáng giống nhau khi ở ngoài ngữ cảnh nhưng hai loại vòng này không thể hoán đổi cho nhau và việc lắp đặt chéo tạo ra lỗi lưu giữ thường khó chẩn đoán nếu không tháo rời hoàn toàn thành phần bị ảnh hưởng.