Formeln: Tragfähigkeit des Halterings

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Statische Schublasten

1. ZULÄSSIGE SCHUBLASTEN — RINGE (P_r oder P‘_r) Die

maximal zulässigen statischen Schubkapazitäten für Ringe, die normalerweise mit Rillen verwendet werden, sind in den Datentabellen für jeden Ringtyp aufgeführt. Die Belastungsgrenzen sind für Ringe (P_r oder P‘_r) und Rillen (P_g) angegeben. Die Werte für P_r oder P‘_r gelten nur, wenn der Ring in ein Gehäuse oder eine Welle aus gehärtetem Stahl eingebaut ist, bei der die Druckbelastbarkeit der Nut gleich oder größer als die des Rings ist. Wenn der Ring in einer Nut sitzt, die aus weicherem Material geschnitten ist, und P_{g kleiner als Pr oder P‘r ist,} wird P_{g zum limitierenden Faktor bei der Montage. Für eine maximale Druckkapazität sowohl bei statischer als auch bei dynamischer Belastung sollte die Anlagefläche des zurückgehaltenen Teils eine quadratische Ecke haben. Der Sitz des Halterungsteils in das Gehäuse oder auf eine Welle sollte eine einigermaßen konzentrische, gleichmäßige Belastung des Rings ermöglichen. Wenn zwischen dem zurückgehaltenen Teil und der Welle oder dem Gehäuse ein radiales Spiel besteht, muss dieses Spiel so behandelt werden, als ob das zurückgehaltene Teil eine abgeschrägte Ecke hätte. Die Größe der Fase sollte als dem Spiel gleichwertig angesehen werden. Die Belastungsdaten für Ringe, an denen abgeschrägte Teile (P‘r) anliegen, wie in den entsprechenden Ringdatentabellen dargestellt, müssen berücksichtigt werden. (Siehe ECKENRADIEN UND FASEN) Zulässige Tragfähigkeiten für Ringe (Pr) gelten nur für Ringe mit Standarddicke, die aus Standardwerkstoffen hergestellt werden, wobei die in Tabelle 1 aufgeführten Scherfestigkeitswerte verwendet werden. Wenn die folgenden speziellen Materialien verwendet werden, multiplizieren Sie die zulässige Drucklast des Rings mit dem unten angegebenen Umrechnungsfaktor.}

2. ZULÄSSIGE SCHUBLASTEN — RILLEN (P_g)

Die in Spalte Pg der Datendiagramme für in Rillen verwendete Ringe aufgeführten zulässigen Schublasten basieren auf einem Gehäuse- oder Wellenmaterial aus kaltgewalztem Stahl mit einer Zugstreckgrenze von 45.000 psi. Bei Schrägringen der Serien VHO und VSH beziehen sich die angegebenen Werte auf den minimalen Kontakt zwischen Ring und Nut, d. h. den Eingriff der abgeschrägten Kante des Rings mit der abgeschrägten Nutwand auf einer Länge, die der halben Rillentiefe (d/2) entspricht. Wenn die folgenden Materialien verwendet werden, multiplizieren Sie die zulässige Axiallast der Nut mit dem unten angegebenen Umrechnungsfaktor.

BERECHNUNG DES KANTENRANDES

Der Abstand zwischen der Nut und dem Ende der Welle oder des Gehäuses wird als Kantenrand bezeichnet. Der Kantenrand ist ein berechneter Abstand, der auf der Beziehung zwischen dem Kantenrand (y) und der Rillentiefe (d) basiert. Wenn y/d≥3 ist, hält die Nut der maximalen Druckbelastung stand, die auf der Spezifikationsseite des Rotorclip-Katalogs für die jeweilige Größe und Art des Sicherungsrings angegeben ist. Beispiel: Der externe Sicherungsring SH-50 ist auf einer kaltgewalzten Stahlwelle montiert. Die Katalogspezifikationen für diesen Ring erfordern einen minimalen Kantenrand von 0,048 Zoll und eine Rillentiefe von 0,016. “ Unsere Formel lautet wie folgt:

y/d≥3 (0,048“ /0,016″) = 3

Es gibt ausreichend Kantenabstand für die Nut, um der in den Katalogspezifikationen angegebenen maximalen Schublast von 550 Pfund standzuhalten. Wenn für eine Anwendung ein Kantenrand erforderlich ist, der unter den empfohlenen Spezifikationen liegt, muss die Schublast (P_g) — Kapazität der Nut berechnet werden, um festzustellen, ob der verringerte Rand die erwartete Drucklast bewältigen kann. Es gilt die folgende Formel (Hinweis: siehe Tabelle mit den Korrekturfaktoren für den Gf-Wert; Streckgrenze des Rillenmaterials für den 80/y-Wert; Kantenranddiagramm für den K 1-Wert; Nomenklaturtabelle für die übrigen Katalogspezifikationen):

P_g = (G_fD_sdπ_y)/(K 1 F s)

Gehen Sie für dieses Beispiel davon aus, dass der Kantenrand nur die Hälfte des aufgelisteten Katalogwerts oder y/d=1,5 beträgt. Die obige Gleichung lautet wie folgt:

P_g = [(1) ,5 x 0,16 x 3,14 x 45.000]/(2,20 (2))

= 1130.4 / 4.40

= 256,9 Pfund Maximale Schublast für reduzierten Kantenspielraum

Die Finite-Element-Analyse für zeigt Spannungsgradienten für Halteringe in einer Anwendung mit unzureichendem Kantenrand. Bei Belastung erstreckt sich der Hochspannungsbereich über die gesamte Nutwand bis zum Ende der Welle (oder des Gehäuses) und die Nutwand verzieht sich sogar. Unter diesen Bedingungen würde sich der Ring verbiegen, was zu einem katastrophalen Ausfall führen könnte.

4. DICKE DER GEHÄUSE UND HOHLWELLEN

Die zulässige Belastung eines Teils, in das eine Halteringnut geschnitten ist, hängt von der Zugfestigkeit und Zugstreckgrenze des verwendeten Materials sowie von der Auflagefläche des Rings an der Nutwand ab. Für Innenringe, die in Bohrungen und Gehäusen verwendet werden, sowie für Außenringe, die auf Hohlwellen montiert sind, kann das unten abgebildete Wanddickenmaß w anhand der folgenden Formeln berechnet werden: Für Innenringe: Für Außenringe: wobei: D s

Diese Formeln geben eine Wandstärke an, die für zulässige Nutschublasten (P_g), die mit der Formel auf der rechten Seite berechnet wurden, unbedenklich ist. Wenn wesentlich geringere Belastungen auftreten und eine dünnere Wand gewünscht wird, werden tatsächliche Tests empfohlen.

5. FORMELN FÜR DIE BELASTUNGSGRENZE Die

Formeln zur Bestimmung der Ring- und Nutbelastungsgrenzen — mit Beispielrechnungen für Innenringe der Serie HO und Außenringe der Serie SH — sind unten aufgeführt. Die Lasten werden für zurückgehaltene Teile mit scharfen Ecken berechnet. Die Korrekturfaktoren (G_f) für die Berechnung von P_r und P_g sind in Tabelle 2 angegeben. Die Korrekturfaktoren basieren auf den Belastungseigenschaften der Ringe. Gehen Sie in diesen Beispielen von y ≥3d aus. Daher ist K = 1 und wird in den Formeln für P_{g nicht angezeigt}. Innenring (Beispiel: Serie HO-200) ZULÄSSIGE SCHUBLAST — RING (P_r in lbs.)

P_r = (G_fD_hTπ s_s)/F ist wobei: G f

ZULÄSSIGE SCHUBLAST — NUT (P_g in lbs.)

P_g = (G_fD_hdπ x_y) /Fs wobei: G f

Externer Ring (Beispiel: Serie SH-100) Zulässige SCHUBLAST — RING (P r in lbs.)

P_r = (G_f D_sT π S s)/F_{s wobei: G f}

  ALLOWABLE THRUST LOAD — GROOVE (P_g in lbs.) Pg = Gf Ds d π σy / Fs where:

Dynamische Schublasten

Zu den dynamischen Bedingungen, die in Halteringbaugruppen am häufigsten auftreten, gehören plötzliche Belastungen, Stöße, Vibrationen und relative Drehungen. Sehr oft ist das Belastungsmuster zyklischer Natur und kann zu Ermüdungserscheinungen in der Baugruppe führen. Wenn dynamische Belastungen zu erwarten sind, muss der Benutzer des Rings diese Anwendungen tatsächlich testen, um sicherzustellen, dass die Baugruppe ordnungsgemäß funktioniert. Die folgenden Formeln dienen zur Berechnung der Ring- und/oder Nutdruckbelastbarkeit für verschiedene Bedingungen.

1. PLÖTZLICHE BELASTUNG

Dies kann auftreten, wenn eine Stoßlast auf einen Ring übertragen wird, der in einer dichten Baugruppe eingebaut ist, ohne dass ein Spiel zwischen dem zurückgehaltenen Teil und dem Ring entsteht. Plötzliche Belastungen dieser Art sollten maximal 50% der zulässigen statischen Schublast (P_r oder P_{g, je nachdem}, welcher Wert niedriger ist) nicht überschreiten.

2. SCHLAGBELASTUNG

Zur Berechnung der sicheren Schlagbelastbarkeit des Rings (Ir) sollte die folgende Formel verwendet werden:

I_r = (Pr t)/2

wo:

Die Formel zur Berechnung der sicheren Schlagbelastbarkeit der Nut (I_g) lautet:

I_g = (P_gd)/2

wo:

• Interner Ring (Beispiel: Serie H0-200) FÜR DEN RING: I r

FÜR DEN GROOVE:

3. SCHWINGUNGSBELASTUNG

Es ist möglich, die ungefähre Schwingungsbelastbarkeit eines Rings und einer Nut zu berechnen, wenn zwischen dem Ring und dem anliegenden, zurückgehaltenen Teil eine enge Passung besteht. (Wenn zwischen dem Ring und dem Teil ein Abstand ist, muss die Tragfähigkeit als Aufprall berechnet werden.) Die Formel zur Berechnung der Schwingbelastbarkeit des Rings lautet: wa ≤ 540 P_r wobei:

Zur Berechnung der Schwingungsbelastbarkeit der Nut lautet die Formel: wa ≤ 400 P_g wobei:

Die harmonische Schwingung für Ring und Rille kann mit der folgenden Formel berechnet werden: a ist ungefähr = 40 pf² wobei:

  • Berechnungsbeispiel (Beispiel: Serie SH-200)

Eckradien und Fasen — R_max und Ch max

Alle obigen Formeln und die in den Datendiagrammen für jeden Ringtyp angegebenen Werte für Pr werden für Baugruppen berechnet, in denen die beibehaltenen Teile quadratische Ecken haben. Wenn die Stoßfläche des zurückgehaltenen Teils einen Eckradius oder eine Fase hat, ist die Druckbelastbarkeit der Baugruppe geringer. Ein Ring der Serie HO-100, der an einem Teil mit quadratischen Ecken anliegt, hat beispielsweise eine statische Schubkapazität von 5.950 lbs. Derselbe Ring, der neben einem Teil mit dem maximal zulässigen Eckenradius oder der maximal zulässigen Fase sitzt, hat eine zulässige Last von 1.650 Pfund. Die maximal zulässigen Eckradien und Fasen für jede Ringgröße sind in den Tabellen mit den entsprechenden statischen Schubkapazitäten aufgeführt. Wenn diese Druckkapazitäten für die Montage nicht ausreichen, sollte eine starre, eckige, flache Unterlegscheibe zwischen das Teil und den Ring eingesetzt werden. Die Druckkapazität der Baugruppe ist dann ungefähr so, als ob ein rechteckiges Rückhalterteil verwendet worden wäre. Wenn der tatsächliche Eckenradius oder die Fase kleiner als der angegebene Höchstwert ist, erhöht sich die zulässige Axiallast der Baugruppe entsprechend den folgenden Formeln proportional:

wo:

  • Berechnungsbeispiel (Beispiel: Serie SH-125) ZULÄSSIGE SCHUBLAST — RING (P“ r in lbs.)

ZULÄSSIGE SCHUBLAST — NUT (P_g in lbs.)

HINWEIS: Wenn die zulässige Druckbelastbarkeit des Rings (P_r) oder der Nut (P_g) kleiner als P“_{r ist}, wird P_r oder P_g — je nachdem, welcher Wert niedriger ist — zum limitierenden Faktor bei der Montage. ELASTISCHE VERFORMUNG MIT ECKRADIEN ODER FASEN Die elastische Verformung einer Baugruppe (Halteteil, Haltering und Nutwand), bei der das erhaltene Teil einen Eckenradius oder eine Fase hat, kann mit den folgenden Formeln berechnet werden:

wo:

HINWEIS: R und Ch dürfen die in den Datentabellen für die einzelnen Ringtypen aufgeführten Werte für R_{max und Ch max nicht überschreiten. • Berechnungsbeispiel (Beispiel: Serie SH-125)}

Spannung

Wenn sich ein zurückgehaltenes Teil relativ zum Ring dreht und Schub auf den Ring ausübt, wirken Reibungskräfte auf den Ringkörper. Durch eine relative Drehung kann die Schubkapazität der Baugruppe erheblich verringert werden. Um eine relative Verdrehung zu verhindern, sollte die Verwendung einer mit Passfeder versehenen Unterlegscheibe oder einer anderen nicht rotierenden Vorrichtung zwischen dem Ring und dem zurückgehaltenen Teil in Betracht gezogen werden. Um zu verhindern, dass die Ringe aus der Nut herausrutschen oder auf andere Weise aus der Nut herausrutschen, können die maximal zulässigen Drehdruckkräfte anhand der folgenden Formel berechnet werden:

P_rr ≤ (s t E²)/(µ18D s)

wo:

• Berechnungsbeispiel (Beispiel: Serie SH-150)

HINWEIS: Die relative Drehung gilt für die folgenden Ringe aus Standardwerkstoffen, wenn sie in Nuten verwendet werden: Serien HO, BHO, VHO, HOI, SH, BSH, VSH, C, SHI, BE, E, RE, SHR, PO, SHF und SHM. Die Serien LC und EL sind nicht betroffen.

Durchbiegung

Eine permanente Durchbiegung der Ringbaugruppen (Rückhalteteil, Haltering und Nutwand), die eine Bewegung der zurückgehaltenen Teile ermöglicht, ist vernachlässigbar, wenn die Belastung die zulässige Axiallast (statische Belastung, Schlag, Vibration usw. — je nachdem, was vorhanden ist) nicht überschreitet. Die elastische Verformung, d. h. eine vorübergehende Verschiebung des zurückgehaltenen Teils unter Last, kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

δ = T/Ed

wo:

  • Berechnungsbeispiel (Beispiel: Serie SH-100) δ