Các loại vòng đệm khóa: Hướng dẫn thực hành để lựa chọn và sử dụng

“Các loại vòng đệm khóa” nghĩa là gì trong các cụm lắp ráp thực tế

Cụm từ các loại vòng đệm khóa bao gồm nhiều thiết kế chống nới lỏng theo những cách khác nhau. Một số thêm lực lò xo (vòng đệm lò xo), một số tăng ma sát (vòng đệm răng cưa/răng) và một số tạo ra hiệu ứng nêm cơ học (cặp khóa nêm). Chọn sai loại có thể biến khớp “bị khóa” thành khớp vẫn lỏng khi rung, luân chuyển nhiệt hoặc nhúng.

Một cách tiếp cận thực tế là khớp cơ chế khóa của máy giặt với chế độ lỗi mà bạn mong đợi:

• Nới lỏng do rung (trượt ngang) → xem xét vòng đệm khóa nêm hoặc các giải pháp mô-men xoắn phổ biến đã được chứng minh.
• Mô-men xoắn thấp, tấm kim loại mỏng, liên kết điện → xem xét vòng đệm răng (sao).
• Cần kiểm soát hoạt động của lò xo (duy trì lực trong quá trình thay đổi nhiệt) → xem xét Belleville (lò xo đĩa) hoặc vòng đệm sóng.
• Khả năng lưu giữ cơ học tích cực (quan trọng về an toàn) → xem xét vòng đệm tab hoặc tấm khóa.

Vòng đệm khóa chia (vòng đệm lò xo xoắn ốc)

Vòng đệm khóa chia là “vòng cắt và xoắn” quen thuộc. Chúng nhằm mục đích tạo thêm hiệu ứng lò xo nhỏ và tạo ra vết cắn ở cạnh. Trong thực tế, hiệu suất khóa của chúng phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng của khớp, độ cứng bề mặt và liệu khớp có chịu chuyển động ngang hay không.

Vòng đệm khóa chia ở đâu phù hợp nhất

• Độ rung có mục đích chung, từ thấp đến trung bình khi thông lệ/thông số kỹ thuật trước đây yêu cầu chúng.
• Các cụm lắp ráp trong đó bề mặt tiếp xúc đủ cứng để chống lại việc vòng đệm bị xẹp sớm.

Cảnh báo thực tế

Dưới tải kẹp cao hơn, nhiều vòng đệm tách làm phẳng nhanh chóng , hoạt động giống như một máy giặt thông thường đồng thời bổ sung thêm khả năng thay đổi mô-men xoắn thành lực căng do ma sát thay đổi. Nếu vấn đề thiết kế của bạn thực sự là do rung lắc, hãy coi vòng đệm chia thành “không phải là lựa chọn đầu tiên của bạn” trừ khi dữ liệu thử nghiệm hoặc thông số kỹ thuật của khách hàng hỗ trợ chúng.

Các thông số kỹ thuật phổ biến bao gồm DIN 127/các tiêu chuẩn cũ tương tự, nhưng nhiều ngành công nghiệp ưa thích các lựa chọn thay thế cho các mối nối quan trọng về độ rung.

Vòng đệm khóa răng (sao): bên trong, bên ngoài và kết hợp

Vòng đệm khóa răng sử dụng các “răng” răng cưa để tăng ma sát và cắn vào các bề mặt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các tổ hợp cơ điện và cơ khí nhẹ vì răng có thể xuyên qua các oxit/sơn và cải thiện tính liên tục về điện trong khi chống lại sự quay.

Răng bên trong so với răng bên ngoài

• Răng ngoài : bán kính hiệu dụng lớn hơn để có khả năng chống quay tốt hơn; có thể mar bề mặt nhìn thấy được.
• Răng trong : răng bên trong đường kính trong; tốt hơn cho các ràng buộc OD chặt chẽ và hình thức bên ngoài sạch hơn.
• Kết hợp (bên trong/bên ngoài): vết cắn hung hãn hơn nhưng cũng có nhiều nguy cơ gây tổn thương bề mặt hơn.

Ví dụ sử dụng tốt nhất

Một ứng dụng phổ biến là liên kết vấu nối đất với khung xe. Vòng đệm răng được đặt sao cho răng tiếp xúc với kim loại nền dẫn điện. Nếu khung xe được sơn, các răng có thể cắt xuyên qua lớp phủ, cải thiện khả năng tiếp xúc. Trong kịch bản này, lợi ích “khóa” phần lớn đến từ ma sát và vết cắn bề mặt cao hơn , không phải hành động mùa xuân.

Vòng đệm khóa nêm (vòng đệm cam ghép)

Vòng đệm khóa nêm được sử dụng như một cặp khớp với cam ở bên trong và răng cưa hướng tâm ở bên ngoài. Các cam có một góc nêm được thiết kế sao cho bất kỳ vòng quay nới lỏng nào cũng phải leo lên các dốc cam, điều này làm tăng chiều dài kẹp và chống lại sự lùi lại.

Khi nào nên chọn khóa nêm

• Độ rung cao hoặc lực cắt động nơi có thể xảy ra hiện tượng trượt ngang.
• Các mối nối quan trọng về an toàn hoặc thời gian hoạt động tại đó việc nới lỏng hiện trường rất tốn kém.
• Các ứng dụng mà bạn có thể chấp nhận các vết răng cưa trên bề mặt (hoặc sử dụng các bề mặt chịu lực cứng tương thích).

Lưu ý thực tế chính

Những vòng đệm này phụ thuộc vào việc ghép nối và định hướng chính xác. Cài đặt chúng như một bộ ghép đôi (các cam hướng vào nhau). Một lỗi trường phổ biến là tách cặp qua nhiều khớp, làm hỏng cơ chế nêm.

Nếu yêu cầu của bạn là “chống rung khi nới lỏng”, thiết kế khóa nêm thường được chọn vì tác dụng khóa không chỉ dựa trên ma sát; nó là một sức đề kháng hình học để lùi lại .

Vòng đệm Belleville (lò xo đĩa)

Vòng đệm Belleville là lò xo đĩa hình nón. Chúng được chọn ít hơn để “cắn chống xoay” và nhiều hơn để duy trì lực kẹp khi có hiện tượng lắng đọng, chu kỳ nhiệt, hiện tượng dão của miếng đệm hoặc giãn nở vi sai. Chúng có thể được xếp chồng lên nhau theo chuỗi/song song để điều chỉnh độ lệch và tải trọng.

Những gì họ giải quyết tốt

• Duy trì tải trước trong quá trình nhúng/leo (ví dụ: polyme, miếng đệm, bề mặt nhôm mềm).
• Chu kỳ nhiệt trong đó chiều dài khớp thay đổi theo nhiệt độ.
• Các thiết kế yêu cầu tốc độ lò xo xác định (hành vi kẹp được kiểm soát).

Ví dụ số đơn giản (tải trước ngữ cảnh)

Giả sử thuộc tính bu lông M10 loại 8.8 có ứng suất thử gần 580 MPa . Sử dụng mục tiêu kỹ thuật điển hình khoảng 70% bằng chứng cho tải trước và vùng ứng suất kéo gần 58mm2 , tải trước gần đúng là:

Tải trước ≈ 0,7 × 580 MPa × 58 mm² ≈ 23,5 kN .

Có thể chọn máy giặt Belleville sao cho độ lún của mối nối dự kiến (ví dụ, mất đi một chút chiều cao của ống khói) dẫn đến thay đổi tải trước ở mức khiêm tốn, cải thiện khả năng giữ lại so với máy giặt cứng.

Vòng đệm sóng và vòng đệm lò xo cong

Vòng đệm dạng sóng (đa sóng) và vòng đệm lò xo cong (sóng đơn/cong) cung cấp lực lò xo nhẹ hơn và độ lệch lớn hơn nhiều vòng đệm dạng xoắn ốc. Chúng thường được sử dụng để giảm tiếng lạch cạch, kiểm soát hoạt động dọc trục và bù đắp cho dung sai xếp chồng lên nhau trong các cụm lắp ráp hạng nhẹ.

Ứng dụng phù hợp nhất

• Tải trước ổ trục trong các cơ cấu chịu tải thấp (trong trường hợp được chỉ định bởi thiết kế ổ trục/cơ cấu).
• Kiểm soát tiếng ồn/lạch cạch cho bảng điều khiển và giá đỡ đèn.
• Các cụm lắp ráp cần tuân thủ mà không bị cắn mạnh vào bề mặt.

Hạn chế

Đây thường không phải là lựa chọn đầu tiên để nới lỏng rung động nghiêm trọng. Giá trị của chúng chủ yếu là hành vi mùa xuân được kiểm soát , không phải hình học chống quay.

Vòng đệm và tấm khóa (khóa cơ dương)

Vòng đệm tab và tấm khóa sử dụng tab uốn cong để chặn vật lý chuyển động quay của đai ốc/bu lông bằng cách gắn một mặt phẳng, rãnh hoặc bộ phận trên dây buộc và bộ phận cố định trên cụm. Đây là khái niệm “khóa dương” hơn là khái niệm ma sát/lò xo.

Nơi họ có ý nghĩa

• Các mối nối quan trọng về an toàn có yêu cầu kiểm tra (xác nhận trực quan về việc gắn tab).
• Thiết bị quay nơi các tiêu chuẩn lịch sử yêu cầu khóa tích cực.
• Các ứng dụng có vết cắn hoặc răng cưa trên bề mặt là điều không mong muốn.

Cảnh báo thực tế

Tab uốn cong là một dạng biến dạng dẻo; nhiều thiết kế được coi là sử dụng một lần hoặc tái sử dụng có giới hạn tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật. Đảm bảo vật liệu và độ dày của vòng đệm tab phù hợp với mô-men xoắn và hình dạng phẳng để tab không bị nứt hoặc giãn.

Bảng so sánh: lựa chọn các loại vòng đệm khóa phổ biến

Sử dụng bảng dưới đây làm bộ lọc nhanh. Sau đó xác nhận các điều kiện khớp của bạn (mức độ rung, độ cứng/lớp phủ bề mặt, nhiệt độ và liệu bạn có thể chịu được việc đánh dấu bề mặt hay không).

Cách chọn máy giặt khóa phù hợp (danh sách kiểm tra quyết định)

Sử dụng danh sách kiểm tra này để nhanh chóng thu hẹp tùy chọn chính xác, sau đó xác nhận bằng thử nghiệm hoặc thẩm định trước khi mối liên kết có tầm quan trọng quan trọng.

Các bước lựa chọn

1. Xác định trình điều khiển nới lỏng: các vấn đề về rung, chu kỳ nhiệt, nhúng hoặc mô-men xoắn của người vận hành.
2. Xác nhận tình trạng bề mặt: sơn, mạ, anodized, nhôm mềm, thép cứng hoặc vật liệu tổng hợp.
3. Quyết định xem việc đánh dấu bề mặt có được chấp nhận hay không: răng cưa/răng thường để lại những hư hỏng có thể nhìn thấy được.
4. Đánh giá khả năng sử dụng: liệu nó có bị loại bỏ thường xuyên không? Nếu có, hãy ưu tiên các giải pháp có hành vi tái sử dụng nhất quán.
5. Đối với các mối nối quan trọng về độ rung, hãy ưu tiên các giải pháp có hiệu suất đã được chứng minh dưới tải ngang (thường là chiến lược khóa nêm hoặc mô-men xoắn phổ biến) thay vì dựa vào vòng đệm phân chia.

Một quy tắc ngón tay cái mạnh mẽ: khóa bắt đầu bằng lực kẹp . Nếu mối nối không được siết chặt thì không có vòng đệm nào có thể ngăn chặn sự lỏng lẻo một cách đáng tin cậy.

Mẹo cài đặt và các lỗi thường gặp

Nhiều “lỗi vòng đệm khóa” thực chất là lỗi trong quá trình lắp ráp. Các điểm dưới đây giúp ngăn ngừa các vấn đề phổ biến nhất tại hiện trường.

Các phương pháp hay nhất

• Đặt vòng đệm khóa ngay dưới bộ phận quay (thường là đai ốc), trừ khi thông số kỹ thuật của bạn yêu cầu khác.
• Tránh xếp chồng nhiều phần tử “khóa” chống lại nhau (ví dụ: vòng đệm răng cộng với cặp khóa nêm) trừ khi được xác nhận bằng thử nghiệm.
• Nếu sử dụng vòng đệm răng trên các bề mặt được phủ, hãy đảm bảo răng thực sự tiếp xúc với kim loại cơ bản ở những nơi cần có lực điện hoặc ma sát.
• Đối với các cặp khóa nêm, giữ cặp đó lại với nhau và xác nhận mặt cam hướng vào trong (cam-to-cam).

Những sai lầm làm giảm hiệu quả khóa

• Sử dụng vòng đệm khóa để “sửa” mô-men xoắn không chính xác hoặc bề mặt khớp bị dính dầu/bị nhiễm bẩn.
• Sử dụng vòng đệm loại lò xo có độ cứng của khớp cao đến mức vòng đệm góp phần làm biến dạng không đáng kể.
• Chọn vòng đệm OD/ID không đặt đúng vị trí, gây ra tải lệch tâm và lực kẹp không nhất quán.

Khi nào không nên sử dụng máy giặt khóa

Đôi khi câu trả lời đúng là “không có vòng đệm khóa”. Nếu bạn cần tải trước được kiểm soát và hiệu suất lặp lại, các chiến lược khác có thể hoạt động tốt hơn máy giặt:

• Sử dụng đai ốc có mô-men xoắn lớn, đai ốc khóa hoàn toàn bằng kim loại hoặc chất kết dính khóa ren khi thích hợp với môi trường.
• Sử dụng vòng đệm phẳng cứng để bảo vệ bề mặt và duy trì ma sát ổn định khi độ lặp lại của mô-men xoắn và lực căng là quan trọng.
• Nếu rung động nghiêm trọng, hãy xem xét thiết kế lại khớp nối (tăng chiều dài kẹp, thêm chốt/chìa khóa cắt, cải thiện diện tích chịu lực) bên cạnh phần cứng khóa.

Kết quả đáng tin cậy nhất đến từ việc lựa chọn trong số các các loại vòng đệm khóa dựa trên vật lý chung: lực kẹp, nguy cơ trượt, tình trạng bề mặt và môi trường sử dụng.