انواع واشر قفلی: راهنمای عملی انتخاب و استفاده

معنای "انواع واشر قفل" در مجموعه های واقعی چیست

عبارت انواع واشر قفلی طرح های متعددی را پوشش می دهد که به طرق مختلف در برابر شل شدن مقاومت می کنند. برخی نیروی فنر را اضافه می کنند (واشرهای فنری)، برخی اصطکاک را افزایش می دهند (واشرهای دندانه دار/دندانه)، و برخی یک اثر گوه مکانیکی ایجاد می کنند (جفت قفل گوه). انتخاب نوع نادرست می‌تواند یک مفصل قفل شده را به مفصلی تبدیل کند که در اثر لرزش، چرخه حرارتی یا جاسازی همچنان شل می‌شود.

یک رویکرد عملی تطبیق مکانیسم قفل واشر با حالت خرابی مورد انتظار شما است:

• شل شدن لرزش (لغزش عرضی) ← واشرهای قفل گوه ای یا راه حل های ثابت شده با گشتاور غالب را در نظر بگیرید.
• گشتاور کم، ورق فلزی نازک، اتصال الکتریکی ← واشر دندان (ستاره ای) را در نظر بگیرید.
• نیاز به رفتار فنر کنترل شده (حفظ نیرو در طول تغییرات حرارتی) ← Belleville ( فنر دیسکی) یا واشر موج را در نظر بگیرید.
• حفظ مکانیکی مثبت (ایمنی حیاتی) ← واشر زبانه یا صفحات قفل را در نظر بگیرید.

واشرهای اسپلیت قفل (واشرهای فنری حلزونی)

واشرهای اسپلیت قفل "حلقه بریده و پیچ خورده" آشنا هستند. آنها برای افزودن یک جلوه کوچک فنری و ایجاد لبه نیش در نظر گرفته شده اند. در عمل، عملکرد قفل آنها بستگی زیادی به سفتی مفصل، سختی سطح، و اینکه آیا اتصال حرکت عرضی را تجربه می کند یا خیر، دارد.

جایی که واشرهای قفل تقسیم شده بهترین جا را دارند

• ارتعاش همه منظوره و کم تا متوسط در جایی که تمرین/مشخصات تاریخی به آنها نیاز دارد.
• مجموعه هایی که در آن سطح جفت گیری آنقدر سخت است که در برابر صاف شدن زود هنگام واشر مقاومت کند.

هشدارهای عملی

تحت بارهای گیره بالاتر، بسیاری از واشرها تقسیم می شوند سریع صاف کن ، مانند یک واشر ساده رفتار می کند و همچنین به دلیل تغییر اصطکاک، تغییرپذیری به گشتاور تا کشش اضافه می کند. اگر مشکل طراحی شما شل شدن ارتعاش واقعی است، واشرهای اسپلیت را به عنوان "اولین انتخاب شما نیست" تلقی کنید، مگر اینکه داده های آزمایشی یا مشخصات مشتری از آنها پشتیبانی کند.

مشخصات معمول شامل DIN 127 / استانداردهای قدیمی مشابه است، اما بسیاری از صنایع جایگزین هایی را برای اتصالات بحرانی ارتعاش ترجیح می دهند.

واشر قفل دندان (ستاره): داخلی، خارجی و ترکیبی

واشرهای قفل دندان از دندان های دندانه دار برای افزایش اصطکاک و نیش زدن به سطوح استفاده می کنند. آنها به طور گسترده در مجموعه های الکتریکی و مکانیکی سبک مورد استفاده قرار می گیرند زیرا دندان ها می توانند اکسیدها / رنگ ها را شکسته و تداوم الکتریکی را بهبود بخشند در حالی که در برابر چرخش مقاومت می کنند.

دندان داخلی در مقابل دندان خارجی

• دندان خارجی : شعاع موثر بزرگتر برای مقاومت بهتر در برابر چرخش. ممکن است سطوح قابل مشاهده را خراب کند.
• دندان داخلی : دندان در داخل قطر داخلی; برای محدودیت های OD محکم و ظاهر بیرونی تمیزتر بهتر است.
• ترکیب (داخلی/خارجی): نیش تهاجمی تر، اما خطر آسیب سطحی بیشتر.

بهترین مثال استفاده

یک کاربرد متداول، چسباندن یک پایه زمین به شاسی است. واشر دندان طوری قرار می گیرد که دندان ها با فلز پایه رسانا تماس پیدا کنند. اگر شاسی رنگ شده باشد، دندان ها می توانند پوشش را برش دهند و تماس را بهبود بخشند. در این سناریو، سود «قفل کردن» عمدتاً از آن ناشی می‌شود اصطکاک و نیش سطحی بالاتر اکشن فنری نیست.

واشرهای گوه ای (واشرهای بادامک جفتی)

واشرهای قفل گوه ای به عنوان یک جفت همسان با بادامک در داخل و دندانه های شعاعی در خارج استفاده می شوند. بادامک ها دارای یک زاویه گوه هستند که به گونه ای طراحی شده است که هر چرخش شلی باید از سطح شیب دار بادامک بالا برود، که باعث افزایش طول گیره و مقاومت در برابر عقب نشینی می شود.

زمان انتخاب قفل گوه ای

• ارتعاش زیاد یا برش دینامیکی که در آن لغزش عرضی ممکن است رخ دهد.
• مفاصل ایمن یا حیاتی در زمان به کارگیری که در آنها شل شدن میدان هزینه بر است.
• کاربردهایی که می توانید علائم دندانه دار شدن سطح را بپذیرید (یا از سطوح یاتاقان سخت شده سازگار استفاده کنید).

نکته عملی کلیدی

این واشرها به جفت شدن و جهت گیری صحیح بستگی دارند. آنها را به عنوان یک مجموعه جفت شده (بادامک ها روبه روی هم) نصب کنید. یک خطای میدان رایج، تقسیم جفت در چندین مفصل است که مکانیسم گوه را از بین می برد.

اگر نیاز شما "مقاومت در برابر شل شدن ارتعاش" است، طرح های قفل گوه ای اغلب انتخاب می شوند زیرا اثر قفل صرفاً مبتنی بر اصطکاک نیست. این یک است مقاومت هندسی در برابر عقب نشینی .

واشرهای Belleville (بهار دیسکی).

واشرهای Belleville فنرهای دیسکی مخروطی هستند. آنها کمتر برای "نیش ضد چرخش" و بیشتر برای حفظ نیروی گیره در هنگام نشست، چرخه حرارتی، خزش واشر یا انبساط دیفرانسیل انتخاب می شوند. آنها را می توان به صورت سری / موازی برای تنظیم انحراف و بار روی هم قرار داد.

چیزی که به خوبی حل می کنند

• حفظ پیش بارگذاری در حین جاسازی/خزش (به عنوان مثال، پلیمرها، واشرها، رابط های آلومینیومی نرم).
• چرخه حرارتی که در آن طول مفصل نسبت به دما تغییر می کند.
• طرح هایی که در آن نرخ فنر تعریف شده مورد نیاز است (رفتار گیره کنترل شده).

مثال عددی ساده (زمینه پیش بارگذاری)

فرض کنید پیچ M10 کلاس ویژگی 8.8 دارای تنش اثبات نزدیک است 580 مگاپاسکال . استفاده از یک هدف مهندسی معمولی در حدود 70% اثبات برای پیش بارگذاری و ناحیه تنش کششی نزدیک 58 میلی متر مربع ، یک پیش بارگذاری تقریبی این است:

پیش بارگیری ≈ 0.7 × 580 مگاپاسکال × 58 میلی متر مربع ≈ 23.5 کیلو نیوتن .

واشر Belleville را می توان به گونه ای انتخاب کرد که ته نشین شدن اتصالات مورد انتظار (به عنوان مثال، کاهش اندک ارتفاع پشته) تنها منجر به تغییر ملایم پیش بارگذاری شود که در مقایسه با یک پشته صلب، حفظ را بهبود می بخشد.

واشر موجی و واشر فنری منحنی

واشرهای موجی (چند موجی) و واشرهای فنری منحنی (تک موج / منحنی) نسبت به بسیاری از واشرهای اسپلیت مارپیچ، نیروهای فنری سبک تر و انحراف بیشتری را ارائه می دهند. آنها معمولاً برای کاهش جغجغه، کنترل بازی محوری و جبران افزایش تحمل در مجموعه‌های سبک استفاده می‌شوند.

بهترین برنامه های کاربردی

• پیش بار یاتاقان در مکانیزم های کم بار (که توسط طراحی یاتاقان/مکانیسم مشخص شده است).
• کنترل نویز / جغجغه برای پانل ها و براکت های نور.
• مجموعه هایی که نیاز به انطباق دارند بدون نیش سطحی تهاجمی.

محدودیت ها

اینها معمولاً اولین انتخاب برای شل شدن شدید ارتعاش نیستند. ارزش آنها در درجه اول است رفتار فنر کنترل شده ، هندسه ضد چرخش نیست.

تب واشر و صفحات قفل (قفل مکانیکی مثبت)

واشرهای زبانه و صفحات قفلی از زبانه خم شونده استفاده می کنند که چرخش مهره/پیچ و مهره را با درگیر کردن یک صفحه صاف، شکاف یا ویژگی روی بست و یک ویژگی ثابت روی مجموعه به طور فیزیکی مسدود می کند. این یک مفهوم "قفل مثبت" است تا یک مفهوم اصطکاک / فنر.

جایی که معنا پیدا می کنند

• اتصالات حیاتی ایمنی با الزامات بازرسی (تأیید بصری درگیری زبانه).
• تجهیزات چرخشی که در آن استانداردهای تاریخی نیاز به قفل مثبت دارند.
• کاربردهایی که در آن نیش سطحی یا دندانه ها نامطلوب است.

هشدارهای عملی

زبانه های خمشی شکلی از تغییر شکل پلاستیکی است. بسیاری از طرح ها بسته به مشخصات به عنوان یک بار مصرف یا استفاده مجدد محدود در نظر گرفته می شوند. اطمینان حاصل کنید که جنس و ضخامت واشر زبانه با گشتاور و هندسه صاف مطابقت دارد تا زبانه ترک نخورد یا شل نشود.

جدول مقایسه: انتخاب از بین انواع واشر قفل متداول

از جدول زیر به عنوان فیلتر سریع استفاده کنید. سپس در برابر شرایط اتصال خود (سطح ارتعاش، سختی/پوشش سطح، دما، و اینکه آیا می توانید علامت گذاری سطح را تحمل کنید) اعتبارسنجی کنید.

نحوه انتخاب واشر قفل مناسب (چک لیست تصمیم گیری)

از این چک لیست برای محدود کردن سریع گزینه صحیح استفاده کنید، سپس با آزمایش یا صلاحیت قبلی زمانی که مشترک ماموریت حیاتی است اعتبار سنجی کنید.

مراحل انتخاب

1. محرک شل شدن را تعریف کنید: مشکلات لرزش، چرخه حرارتی، جاسازی یا گشتاور مجدد اپراتور.
2. وضعیت سطح را تأیید کنید: رنگ شده، آبکاری شده، آنودایز شده، آلومینیوم نرم، فولاد سخت شده یا کامپوزیت.
3. تصمیم بگیرید که آیا علامت گذاری روی سطح قابل قبول است یا خیر: دندانه ها/دندان ها اغلب آسیب قابل مشاهده می گذارند.
4. ارزیابی قابلیت سرویس: آیا اغلب حذف می شود؟ اگر بله، راه حل هایی با رفتار استفاده مجدد ثابت را ترجیح دهید.
5. برای اتصالات حساس به ارتعاش، به جای اتکا به واشرهای تقسیم‌شده، راه‌حل‌هایی با عملکرد اثبات‌شده تحت بارگذاری عرضی (اغلب قفل گوه یا استراتژی‌های گشتاور غالب) اولویت‌بندی کنید.

یک قانون سرانگشتی قوی: قفل کردن با نیروی گیره شروع می شود . اگر مفصل کمتر سفت شده باشد، هیچ واشر به طور قابل اعتمادی از شل شدن آن جلوگیری نمی کند.

نکات نصب و اشتباهات رایج

بسیاری از "شکست های واشر قفل" در واقع شکست در فرآیند مونتاژ هستند. نکات زیر از رایج ترین مشکلات میدانی جلوگیری می کند.

بهترین شیوه ها

• واشر قفل را مستقیماً زیر عنصر چرخان (معمولاً مهره) قرار دهید، مگر اینکه مشخصات شما غیر از این را ایجاب کند.
• از انباشتن چندین عنصر «قفل‌کننده» که با یکدیگر می‌جنگند (مثلاً واشر دندان به‌علاوه جفت قفل گوه‌ای) خودداری کنید، مگر اینکه با آزمایش تأیید شود.
• اگر از واشر دندان بر روی سطوح روکش دار استفاده می کنید، مطمئن شوید که دندان ها واقعاً با فلز پایه در جایی که گاز الکتریکی یا اصطکاکی لازم است تماس پیدا کنند.
• برای جفت های قفل گوه، جفت را کنار هم نگه دارید و رو به داخل بادامک ها را تأیید کنید (بادامک به بادامک).

اشتباهاتی که اثربخشی قفل را کاهش می دهد

• استفاده از واشر قفلی برای "تثبیت" گشتاور نادرست یا سطح مفصل روغنی/آلوده.
• استفاده از واشر فنری که سفتی مفصل آنقدر زیاد است که واشر باعث انحراف ناچیز می شود.
• انتخاب یک واشر OD/ID که به درستی قرار نمی گیرد و باعث بارگیری غیرعادی و نیروی گیره ناسازگار می شود.

چه زمانی از واشر قفلی استفاده نکنید

گاهی اوقات پاسخ درست «بدون قفل شوینده» است. اگر به پیش بارگیری کنترل شده و عملکرد قابل تکرار نیاز دارید، سایر استراتژی ها می توانند از واشرها بهتر عمل کنند:

• از مهره‌های با گشتاور غالب، مهره‌های قفلی تمام فلزی، یا چسب‌های قفل‌کننده رزوه‌ای که برای محیط مناسب است استفاده کنید.
• از واشرهای تخت سخت شده برای محافظت از سطوح و حفظ اصطکاک ثابت در مواقعی که تکرارپذیری گشتاور به کشش اهمیت دارد، استفاده کنید.
• اگر لرزش شدید است، طراحی مجدد مفصل (افزایش طول گیره، اضافه کردن رولپلاک/کلیدهای برشی، بهبود ناحیه یاتاقان) را علاوه بر سخت افزار قفل در نظر بگیرید.

قابل اطمینان ترین نتیجه از انتخاب از بین آنها حاصل می شود انواع واشر قفلی بر اساس فیزیک مفصل: نیروی گیره، خطر لغزش، وضعیت سطح و محیط سرویس.