#1. Grund für das Versagen eines Sicherungsrings und wie man es überwindet

Bohrer, Sägen und Schleifmaschinen - Was haben all diese Elektrowerkzeuge gemeinsam? Sicherungsringe verhindern, dass sie auseinander fallen.

Ein Sicherungsring hat die Funktion, Komponenten oder Baugruppen an Ort und Stelle zu halten. Für einen Sicherungsring in einem Elektrowerkzeug ist dies keine leichte Aufgabe, da er regelmäßig hohen Axial- und Vibrationskräften ausgesetzt ist. Der Sicherungsring muss trotz der verschiedenen Arten von Kräften, die gegen ihn wirken, seine Integrität bewahren.

Es ist wichtig zu verstehen, warum ein Misserfolg passiert und wie man ihn verhindert. Die Folgen sind Sicherheitsbedenken, Reparaturkosten und sogar negative Produktreputation.

Mehrere Faktoren können das Versagen des Sicherungsrings beschleunigen. Die häufigste Methode des Versagens tritt an der Nut auf, nicht am Ring. Tatsächlich macht die Nutverformung 90% der Ausfälle von Sicherungsringen aus. Wie ist das möglich?

Ursachen der Nutverformung
*Hinweis: Alle Gleichungen und Richttafeln finden Sie hier 

Schubkraft

Die Verformung der Nut tritt auf, wenn die Streckgrenze der Bohrung oder Welle kleiner als die Streckgrenze des Rings ist. Wird die maximal zulässige Schubkraft überschritten, kann der Ring die Nutkante abrichten oder zusammendrücken, was zu Verformungen führt. Die kompromittierte Nutwand ermöglicht es, dass sich der Ring ausdehnt, verdreht und schließlich aus der Nut herausragt. Die Wahl eines stärkeren Nutmaterials sowie die Verwendung einer tieferen Nut sind zwei Möglichkeiten, um die Wahrscheinlichkeit eines Ringbruchs zu verringern, wenn Ihre Anwendung mit hohen Druckbelastungen verbunden ist.

Stoßbelastung

Die Stoßbelastung kann auch eine Ursache für den Ausfall des Sicherungsrings sein. Sie muss sowohl beim Gehäuse als auch bei Wellenringen berücksichtigt werden. Wenn eine Stoßbelastung aufgebracht wird, bewirkt der Stoß, dass sich der Durchmesser des Rings ausdehnt/zusammenzieht, je nachdem, ob es sich um ein Gehäuse oder einen Wellenring handelt. Diese Durchmesseränderung bewirkt, dass sich der Ring aus der Nut ausdehnt bzw. zusammenzieht. Ebenso können zyklische Belastungen und Vibrationen dazu führen, dass sich der Ring mit der Zeit aus der Nut bewegt. Eine Erhöhung der Haftung (Presspassung zwischen Ring und Nut) oder die Verwendung eines größeren Querschnitts hilft dabei bei, die Radialkraft gegen die Nut zu erhöhen. Die Verwendung von Vierkantdraht, z.B. in Schnappringen mit konstantem Querschnitt, ist ebenfalls eine praktikable Lösung. Wenn die Stoßbelastung zu erwarten ist, empfehlen die Smalley-Ingenieure, Produkt Testdurchlӓufe.

Rillengeometrie

Das Design der Nutgeometrie ist eine weitere wichtige Berücksichtigung wert. Die Rückhaltekapazität wird durch die Nutform beeinflusst, einschließlich Nuttiefe, Fasen, Radien und Kantenrand. In Fällen, in denen die folgenden Richtlinien nicht eingehalten werden, kann die Schubtragfähigkeit reduziert werden.

Im Idealfall sollte der Nutgrund flach sein, so dass der Ring die richtige Geometrie für eine optimale Haftung besitzt. Um Werkzeug- oder Bearbeitungsmöglichkeiten während des Fräsens der Nut zu ermöglichen, haben wir einen empfohlenen maximalen Nutradius. Wenn der Radius auf dem Nutgrund zu groß ist, kann es vorkommen, dass der Ring nicht richtig einrastet und aus der Nut gleitet. Außerdem sollten die Ecken der Nut so scharf sein, wie es die Herstellungsmöglichkeiten zulassen. Halten Sie die Ecken scharf, damit der Ring besser in der Nut sitzt.

Das zurückgehaltene Bauteil sollte eine relativ rechtwinklige Ecke aufweisen und den Ring so nah wie möglich am Gehäuse oder der Welle berühren. Eine Fase oder ein Radius auf dem zurückgehaltenen Bauteil minimiert den Ringkontakt, was die Rückhaltung des Rings verringern kann.

Die Nuttiefe bestimmt, wie viel des Rings aus der Nut herausragt. Je mehr der Ring herausragt, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Ring herauskommt. Die Smalley-Ingenieure empfehlen, dass mindestens 1/3 der Radialwand als Faustregel in der Nut liegen sollte.  

Nuten befinden sich oft in der Nähe des Endes einer Bohrung oder Schaftes zum Ein- und Ausbau. Wenn die Nut jedoch zu nahe an der Kante liegt, kann die Nutfestigkeit beeinträchtigt werden. Der Kantenrand kann durch einen Wert von dem Dreifachen der Nuttiefe angenähert werden, um die Stabilität zu maximieren.

Zusammenfassung

Während ein Versagen des Sicherungsrings aus verschiedenen Gründen auftreten kann, wird die Verformung der Nut oft als Grundursache übersehen. Es ist wichtig, zu berücksichtigen, welche Arten von Belastungen auftreten und sicherzustellen, dass die empfohlenen Richtlinien für die Nutgeometrie eingehalten werden, um dies in Ihrer Anwendung zu vermeiden. Kontaktieren Sie noch heute einen Smalley-Ingenieur, um Ihre Anwendung zu besprechen. Für Gleichungen und Richttafeln klicken Sie bitte hier