公式：挡圈承载能力
静态推力载荷
1.允许的推力载荷 – 挡圈（Pr 或 P’r）
各类型挡圈的数据图表中列出了通常配合凹槽使用的挡圈的最大允许静态推力载荷能力。给出了挡圈（Pr 或 P’r）和凹槽（Pg）的载荷限值。Pr 或 P’r 的值仅适用于将挡圈安装在淬火钢制成的外壳或轴上，且凹槽的推力载荷能力等于或大于挡圈的推力载荷能力时。当挡圈位于用较软材料切割的凹槽中，并且 Pg 小 于 Pr 或 P’r 时，Pg 成为装配中的限制因素。为了在静态和动态载荷下获得最大推力，被固定零件的对接面应是方角。将被固定零件安装在外壳内或轴上应允许对挡圈进行合理的同心均匀加载。
当被固定零件与轴或外壳之间存在径向游隙时，必须将这种游隙当作固定零件的拐角倒角处理。倒角的大小应与游隙相等。必须考虑倒角零件 (P’r) 相邻挡圈的载荷数据，如特定挡圈数据图表所示。（参见角半径和倒角）挡圈的允许载荷能力（Pr）仅适用于使用表 1 中列出的剪切强度值的标准材料制成的标准厚度挡圈。当使用以下特殊材料时，应将挡圈的允许推力载荷乘以以下所示的换算系数。
2.允许的推力载荷 — 凹槽（Pg)
数据图表 Pg 栏中列出的用于凹槽的挡圈的允许推力载荷是基于冷轧钢外壳或轴材料的抗拉屈服强度为 45,000 psi。对于 VHO 和 VSH 系列斜面挡圈，所给出的值是挡圈与凹槽之间的最小接触值，即挡圈斜面边缘与斜面凹槽壁的啮合长度等于凹槽深度的一半 (d/2)。使用以下材料时，将凹槽的允许推力载荷乘以下图所示的换算系数。
3.计算边缘余量
从凹槽到轴或外壳末端的距离称为边缘余量。边缘余量是根据边缘余量（y）和凹槽深度（d）之间的关系计算的距离。当 y/d≥3 时，凹槽将承受 Rotor Clip 产品目录规格页中针对特定尺寸和类型的挡圈所规定的最大推力载荷。示例：安装在冷轧钢轴上的 SH-50 外部挡圈。该挡圈的目录规格要求：最小边缘余量为 0.048 英寸，凹槽深度为 0.016 英寸。我们的公式如下：
y/d≥3 (0.048″/0.016″) = 3
凹槽有足够的边缘余量可以承受目录规格中列出的 550 磅最大推力载荷。如果应用需要的边缘余量小于推荐规格，则必须计算推力载荷 (Pg)-凹槽的容量，确定减少的余量是否能够承受预期的推力载荷。以下公式适用（注意：Gf 值请参见校正系数表；αy 值请参见凹槽材料的屈服强度；K1 值请参见边缘余量图；其余产品目录规格请参见术语表）：
Pg = (GfDsdπ³y)/ (K1Fs)
在本例中，假设边缘余量仅为所列目录值的一半或 y/d=1.5。上式如下：
Pg = [(1) .5 x .016 x 3.14 x 45,000] / (2.20 (2))
= 1130.4 / 4.40
= 256.9 磅减小边缘余量时的最大推力载荷
有限元分析显示了挡圈在边缘余量不足的应用中的应力梯度。承受载荷时，高应力区域会从整个凹槽壁延伸到轴（或外壳）的末端，凹槽壁实际上会发生变形。在这种情况下，挡圈会发生弯曲，可能导致灾难性故障。
4.外壳和空心轴的厚度
开有挡圈槽的零件的允许载荷取决于所用材料的极限抗拉强度和拉伸屈服强度，以及挡圈对凹槽壁的承载面积。对于内孔和轴承座中使用的内圈，以及装配在空心轴上的外圈，壁厚尺寸 w（如下图所示）可通过公式计算得出：对于内部挡圈：
对于外部挡圈：
其中：
| Ds | = 轴或外壳直径（英寸） |
| Dg | = 凹槽直径（英寸） |
| Gf | = 校正系数 [参见表 2] |
| d | = 凹槽深度（英寸） |
| σy | = 凹槽材料的拉伸屈服强度 (psi) [见表 3] |
| σu | = 凹槽材料的极限抗拉强度 (psi) |
些公式提供的壁厚对于用右侧公式计算的允许沟槽推力载荷 (Pg) 是安全的。如果需要承受更轻的荷载，并且需要更薄的壁，建议进行实际测试。
5.载荷极限公式
下面给出了确定挡圈和凹槽载荷极限的公式，以及 HO 系列内部挡圈和 SH 系列外部挡圈的计算示例。载荷是针对有尖角的被固定零件计算的。表 2 给出了计算 Pr 和 Pg 的校正系数 (G f)。这些校正系数是基于挡圈的载荷特性得出的。在这些示例中，假设 y ≥3d。因此 K = 1，且未显示在 Pg 的公式中。
内部挡圈（例如：HO-200 系列） 允许的推力载荷 — 挡圈（Pr，磅。）
Pr = (GfDhtppis)/Fs
其中：
| G f | = 换算系数 [见表 2] |
| Dh | = 外壳直径（英寸） |
| T | = 挡圈厚度（英寸） |
| Ss | 挡圈材料的剪切强度 (psi) [见表 1] |
| Fs | = 安全系数 |
| Pr | = ((1.2) 2.000 (.062) π 150,000) / 4 |
| = 17,500 磅 > 7000 磅 |
允许的推力载荷 — 凹槽 (Pg，磅）
Pg = (GfDhdπσy) / Fs
其中：
| Gf | = 校正系数 [见表 2] |
| Dh | = 外壳直径（英寸） |
| d | = 凹槽深度（英寸） |
| σy | = 凹槽材料的抗拉屈服强度 (psi)。[参见表 3] |
| Fs | = 安全系数 |
| Pg | = (1.2) 2.000 (.061) ↑ 40, 000)/2 |
| = 9200 磅 > 7000 磅 |
外部挡圈（示例：SH-100 系列） 允许的推力载荷 — 挡圈（Pr，磅）
Pr = (Gf DsT π Ss) / Fs
其中：
| Gf | = 换算系数 [见表 2] |
| Ds | = 轴直径（英寸） |
| T | = 挡圈厚度（英寸） |
| Ss | = 挡圈材料的剪切强度 (psi) [见表 3] |
| Fs | = 安全系数 |
| Pr | = ((1) 1.000 (.042) π 150,000 ) / 4 |
| = 4950 磅 > 2000 磅 |
允许的推力载荷 — 凹槽（Pg，单位：磅） Pg = Gf Ds d π σy / Fs 其中：
| Gf | = 换算系数 [见表 2] |
| Ds | = 轴直径（英寸） |
| d | = 凹槽深度（英寸） |
| σy | = 凹槽材料的抗拉屈服强度 (psi)。[参见表 3] |
| Fs | = 安全系数 |
| Pg | = (1) 1.000 (.030) π 45,000 |
| = 2100 磅 > 2000 磅 |
动态推力载荷
挡圈组件中最常遇到的动态条件包括突然加载、冲击、振动和相对旋转。加载模式往往是周期性的，可能会导致组件疲劳。在可能存在动态载荷的情况下，挡圈用户有必要对该等应用进行实际测试，确保组件正常工作。以下公式用于计算各种条件下的挡圈和/或凹槽的推力载荷能力。
1.突然加载
当推力载荷激增传递到安装在紧固组件中的挡圈时，挡圈与被固定零件之间没有间隙，就会出现这种情况。这种性质的突然载荷最大不应超过允许静态推力载荷的 50%（Pr 或 Pg，以较低者为准）。
2.冲击载荷
要计算挡圈的安全冲击载荷能力 (Ir)，应使用以下公式：
Ir = (Pr t)/2
其中：
| Ir | = 允许的冲击载荷（单位：磅） |
| Pr | = 挡圈的允许推力载荷（磅） |
| t | = 挡圈厚度（英寸） |
凹槽 (Ig) 安全冲击载荷能力的计算公式为：
Ig = (Pgd)/2
其中：
| Ig | = 允许的冲击载荷（单位：磅） |
| Pg | = 凹槽的允许推力载荷（磅） |
| d | = 标称凹槽深度（英寸） |
•内部挡圈（例如：H0-200 系列）
| Ir | = (Prt)/2 |
| = (17,500 (.062)) / 2 | |
| = 540 英寸磅 > 200 英寸磅 |
对于凹槽：
| Ig | = (Pgd) / 2 |
| = (10,400 (.061)) / 2 | |
| = 320 英寸磅 > 200 英寸磅 |
3.振动载荷
如果挡圈与相邻的被固定零件紧密配合，则可以计算出挡圈和凹槽的大致振动载荷能力。（如果挡圈和零件之间有空间，则必须按冲击计算载荷能力。）挡圈振动载荷能力的计算公式为：wa ≤ 540 Pr，其中：
| w | = 被固定零件的重量（磅） |
| a | = 零件加速度（英寸/秒2） |
| Pr | = 挡圈的允许推力载荷（磅） |
凹槽振动载荷能力的计算公式为：wa ≤ 400 Pg，其中：
| w | = 被固定零件的重量（磅） |
| a | = 零件加速度（英寸/秒2) |
| Pg | = 凹槽的允许推力载荷（磅） |
挡圈和凹槽的谐振可按下式计算：a 约为 40 pf2，其中：
| a | = 零件加速度（英寸/秒2） |
| p | = 振幅（英寸） |
| f | = 频率（周期/秒） |
•计算示例（示例：SH-200 系列）
| 对于挡圈：wa ≤ 540 Pr | |
| 对于谐振： | |
| a | ≈ 40 pf2 大约 |
| f | = 12,000/60 = 200 |
| a | ≈ 40 (0.050) 2002 = 80,000 英寸/秒2 |
| wa | = (40) (80,000) = 3.2 x 106 |
| 540 Pr | = (540) (14,600) = 7.9 X 10 6 |
| ∴ wa | < 540Pr 挡圈是安全的 |
| 对于凹槽：wa ≤ 400 Pg | |
| wa | = 3.2 x 106 |
| 400 Pg | = (400) (8050) = 3.22 X 10 6 |
| ∴ wa | < 400 Pg，凹槽强度足够 |
角半径和倒角 – Rmax 和 Chmax
以上所有公式以及数据图表中给出的每种挡圈类型的 Pr 值都是针对被固定零件为方角的组件计算得出的。如果被固定零件的对接面有转角半径或倒角，则组件的推载荷能力就会降低。例如，毗邻方角零件的 HO-100 系列挡圈的静态推力载荷能力为 5,950 磅。同一挡圈紧靠具有最大允许转角半径或倒角的零件，其允许载荷为 1,650 磅。图表中列出了每种挡圈尺寸的最大允许转角半径和倒角以及相应的静态推力载荷能力。如果这些推力载荷能力不足以满足装配要求，则应在零件和挡圈之间插入一个刚性方角平垫圈。这样，组件的推力载荷能力将与使用方角被固定零件时的大致相同。当实际转角半径或倒角小于所列最大值时，组件的允许推力载荷将根据以下公式按比例增加：
| P”r= (P’r R max )/R | （对于半径） |
| P”r =（P’r Chmax)/Ch | （对于倒角） |
其中：
| P”r | = 当转角半径或倒角小于所列最大值时的允许装配载荷 |
| P’r | = 列出了具有最大转角半径或倒角的允许装配载荷 |
| Rmax. | = 列出的最大允许转角半径 |
| R | = 实际转角半径 |
| Chmax. | = 列出的最大允许倒角 |
| Ch | = 实际倒角 |
•计算示例（示例：SH-125 系列）
允许的推力载荷 — 挡圈（P”r，磅）
| P”r | = P’r (Chmax. / Ch) = ((1950) (0.041)) / 0.025 |
| P”r | = 3200 磅 > 3000 磅 |
允许的推力载荷 — 凹槽（Pg，磅）
| Pg | = GfDsdπσy / Fs |
| Pg | ((1)1.250(0.037) π (45,000)) / 2 |
| Pg | = 3270 磅 > 3000 磅 |
注：如果挡圈（Pr）或凹槽（Pg）的允许推力载荷能力小于 P”r，则 Pr 或 Pg（以较 低者为准）将成为组件中的限制因素。角半径或倒角的弹性变形组件（被固定零件、挡圈和凹槽壁）的弹性变形，如果被固定零件有转角半径或倒角，可用以下公式计算：
| δ = (T (0.01) Ds (R + t/4 )) / ((P”r) t) | （对于半径） |
| δ = (T (0.01) Ds (Ch + t/4 )) / ((P”r) t) | （对于倒角） |
其中：
| δ | = 形变（英寸） |
| T | = 作用推力载荷（磅） |
| Ds | = 轴或外壳直径（英寸） |
| R | = 实际半径（英寸） |
| Ch | = 实际倒角（英寸） |
| t | = 挡圈厚度（英寸） |
| P”r | = 当实际转角半径或倒角小于所列最大值（磅）时，挡圈的允许推力载荷 |
注：R 和 Ch 不能超过各挡圈类型数据图表中列出的 Rmax 和 Chmax 值。•计算示例（示例：SH-125 系列）
| δ | = (T (.01) Ds (Ch + t/4))/((p’r) t) |
| δ | = ((3000) (0.01) (1.250) (0.025 + 0.0125)) / ((3200)(0.050)) |
| δ | ≈ 0.0087 英寸 |
相对旋转
当被固定零件相对于挡圈旋转并对挡圈施加推力时，摩擦力作用在挡圈体上。相对旋转可以大大降低组件的推力载荷能力。应考虑在挡圈和被固定零件之间使用带键垫圈或其他非旋转装置来消除相对旋转。为防止挡圈从凹槽中“滑出”或以其他方式脱离，最大允许旋转推力载荷可按下式计算：
Prr ≤ (s t E2)/(µ18D s)
其中：
| Prr | = 相邻零件施加的允许推力载荷（磅） |
| s | = 挡圈在膨胀或收缩期间的最大工作应力 [见下表 4] |
| t | = 挡圈厚度（英寸） |
| E | = 挡圈的最大截面（英寸） |
| µ | = 挡圈与被固定零件或凹槽之间的摩擦系数，以较高者为准（请查阅相关参考资料）。 |
| Ds | = 轴或外壳直径（英寸） |
•计算示例（示例：SH-150 系列）
| Prr | ≤ (s t E2)/(µ18ds) |
| P rr | ≤ ((250,000) (0.050) (0.1682))/((.2) (18) (1.500)) P rr |
| = 最大 65 磅 |
注：在凹槽中使用时，相对旋转适用于以下由标准材料制成的挡圈：HO、BHO、VHO、HOI、SH、BSH、VSH、VSH、C、SHI、BE、E、RE、SHR、PO、SHF 和 SHM 系列。LC 和 EL 系列不受影响。
形变
当载荷不超过规定的允许推力载荷（静态、冲击、振动等，以存在的载荷为准）时，允许被固定零件移动的挡圈组件（固定零件、挡圈和凹槽壁）的永久形变可以忽略不计。弹性变形是被固定零件在载荷作用下的暂时位移，可按下式计算：
Δ= T/Ed
其中：
| δ | = 形变（英寸） |
| T | = 作用载荷（磅） |
| E | = 凹槽材料的弹性模量 |
| D | = 凹槽深度（英寸） |
•计算示例（示例：SH-100 系列）
| δ | = T/(E d) |
| δ | = 2000 / ((3×107)(0.030)) |
| δ | = 0.0022” |