Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Стопорные кольца — упругие пружинные элементы, обеспечивающие осевую фиксацию деталей на валу или в отверстии без резьбы, винтов и сварки. Принцип их работы прост: разомкнутое кольцо устанавливается с упругой деформацией в кольцевую канавку, после чего пружинящие свойства материала надёжно удерживают сопрягаемые детали — подшипники, шкивы, втулки, шестерни — от осевого смещения. В отечественной практике размеры и конструкция стопорных колец нормированы серией межгосударственных стандартов 1986 года (ГОСТ 13940-86, 13941-86, 13942-86, 13943-86, ГОСТ 13944-86 — общие технические условия). В международной практике аналогичные изделия выпускаются по DIN 471 (наружные) и DIN 472 (внутренние).
В статье разобраны конструктивные исполнения колец (наружные/внутренние, концентрические/эксцентрические), требования к канавке под кольцо, материалы и покрытия, инструмент и порядок монтажа, оценка нагрузочной способности и типичные ошибки.
Стопорные кольца предназначены для осевой фиксации деталей: они исключают возможность смещения элемента вдоль оси вала или вдоль оси отверстия. Кольцо изготавливается из пружинной стали и имеет разрыв (зазор) в окружности, что позволяет его сжимать или растягивать при монтаже. После установки в канавку упругие силы возвращают кольцо в исходное состояние, и его внешняя или внутренняя поверхность опирается на стенку канавки.
Принципиальная схема работы:
В обоих случаях деталь, опирающаяся на торец кольца, удерживается от осевого смещения упругой реакцией кольца и прочностью стенок канавки. Стопорное кольцо не передаёт значительных крутящих моментов и не предназначено для радиальной фиксации — оно работает только на осевую нагрузку.
Стопорное кольцо — это упругий пружинный фиксатор, удерживающий деталь от осевого смещения за счёт защемления в кольцевой канавке вала или отверстия.
По месту установки и геометрии различают следующие основные группы.
Устанавливаются на вал снаружи. По форме сечения и геометрии исполнения подразделяются:
Устанавливаются внутри отверстий корпусов и стаканов.
Установка не требует растяжения или сжатия: шайба надевается на вал сбоку и фиксируется в проточке за счёт пружинящих лапок. Регламентированы ГОСТ 11648-75 «Шайбы упорные быстросъёмные» (аналог DIN 6799). Применяются на валах малых диаметров: типовой ряд внутренних диаметров — 1,2; 1,5; 1,9; 2,3; 3,2; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 15; 19; 24 мм.
Помимо плоских пружинных колец, в технике применяют:
Кольца по ГОСТ 13942-86 выпускаются для валов диаметром от 4 до 200 мм (DIN 471 — от 3 до 300 мм); кольца по ГОСТ 13943-86 — для отверстий диаметром от 8 до 320 мм (DIN 472 — от 8 до 300 мм).
Прямое соответствие ГОСТ и DIN не означает полной взаимозаменяемости. По одинаковому диаметру кольца ГОСТ и DIN могут иметь незначительные различия по толщине, ширине сечения и допускам. При замене обязательна проверка совпадения геометрических параметров и совместимости с фактической канавкой.
Стопорные кольца изготавливаются из пружинных сталей, способных длительно работать в упругой области без остаточной деформации.
Канавка — кольцевая проточка на валу или в отверстии, в которую устанавливается стопорное кольцо. От правильности её исполнения зависит надёжность фиксации.
Размеры канавки нормированы соответствующими ГОСТами (13940 — 13943) для каждого типоразмера кольца и включают:
Канавка располагается так, чтобы установленное в неё кольцо одним торцом упиралось в стенку канавки, а противоположным торцом — в торец фиксируемой детали (подшипник, втулку, шестерню). Расстояние от ближайшего торца до канавки должно быть достаточным, чтобы избежать скола кромки канавки при действии осевой нагрузки.
d1 = d − 2·t
d
t
d1 = D + 2·t
D
При проектировании канавки обязательно проверяется прочность её стенок на смятие под действием расчётной осевой нагрузки. Стенка канавки — критическое место узла: при недостаточной прочности она сминается раньше, чем кольцо теряет упругие свойства.
Качество монтажа стопорного кольца напрямую влияет на надёжность узла. Кольцо должно устанавливаться в канавку без перенапряжения, без скручивания и без перегиба.
Аналогичен наружному, но щипцы работают в обратную сторону: при сведении рукояток кольцо сжимается (его наружный диаметр уменьшается) и вводится в отверстие до канавки, после чего отпускается и расширяется в канавку.
Допустимая осевая нагрузка стопорного кольца определяется двумя независимыми условиями: прочностью самого кольца на срез и прочностью стенки канавки на смятие. Меньшее из двух значений задаёт расчётную нагрузку узла.
Fк = π · d · s · τ
s
τ
Fс = π · d · t · σсм
σсм
При проектировании рекомендуется коэффициент запаса прочности не менее 2 относительно расчётной осевой нагрузки. Для ударных и циклических нагрузок коэффициент увеличивают; в этих случаях ориентируются на конкретные значения, установленные технической документацией изделия.
Стопорное кольцо — это упругий пружинный элемент с разрывом в окружности, устанавливаемый в кольцевую канавку на валу или в отверстии для осевой фиксации сопрягаемых деталей. Не передаёт значительных крутящих моментов, работает на осевую нагрузку. Применяется для крепления подшипников, шкивов, шестерён, втулок без резьбы, винтов и сварки.
Наружное кольцо устанавливается на вал снаружи: при монтаже его раздвигают (растягивают) и надевают на вал. Внутреннее кольцо устанавливается в отверстие корпуса: при монтаже его сжимают, вводят в отверстие и отпускают. По нормам отечественной системы: наружные концентрические — ГОСТ 13940-86, наружные эксцентрические — ГОСТ 13942-86 (DIN 471); внутренние концентрические — ГОСТ 13941-86, внутренние эксцентрические — ГОСТ 13943-86 (DIN 472).
Эксцентрическое кольцо имеет переменную ширину сечения: ширина увеличивается от концов (у зазора) к участку напротив зазора. Это даёт равномерное прилегание кольца к канавке по всей окружности после монтажа. Концентрическое кольцо имеет одинаковую ширину по всей окружности. Эксцентрические кольца — массовое применение в машиностроении; их регламентируют ГОСТ 13942-86 (наружные) и ГОСТ 13943-86 (внутренние).
Из пружинной стали. Наиболее распространены марки 65Г (ГОСТ 14959-2016) — для стандартных условий, и 60С2А — для тяжёлых нагрузок. Для влажных и агрессивных сред применяют нержавеющую сталь 40Х13. Стандартное покрытие колец из стали 65Г — химическое оксидирование с пропиткой маслом («воронение»); для повышенной коррозионной стойкости — фосфатирование или цинкование. Быстросъёмные шайбы по ГОСТ 11648-75 могут изготавливаться также из бронзы БрКМц3-1.
Основной инструмент — специальные щипцы (съёмники) для стопорных колец с конусными выступами под монтажные отверстия в кольце. Бывают для наружных колец (сжимающие при сведении рукояток) и для внутренних (разжимающие). Производятся в прямом и угловом исполнении для доступа в стеснённые узлы. Для колец без монтажных отверстий применяют плоские отвёртки, монтажные лопатки и специальные оправки. В серийном производстве используют пневматические щипцы с регулируемым усилием.
Проверяются два независимых условия. Первое — прочность кольца на срез: F = π·d·s·τ, где d — диаметр канавки, s — толщина кольца, τ — допустимое касательное напряжение материала. Второе — прочность стенки канавки на смятие: F = π·d·t·σ_см, где t — глубина канавки, σ_см — допускаемое напряжение смятия. Расчётная нагрузка узла — меньшее из двух значений, с коэффициентом запаса не менее 2. Для ударных и циклических нагрузок коэффициент увеличивают.
Наружные кольца по ГОСТ 13942-86 — для валов диаметром от 4 до 200 мм (по DIN 471 — от 3 до 300 мм). Внутренние кольца по ГОСТ 13943-86 — для отверстий диаметром от 8 до 320 мм (по DIN 472 — от 8 до 300 мм). Концентрические наружные и внутренние (ГОСТ 13940, 13941) — близкий диапазон. Быстросъёмные шайбы по ГОСТ 11648-75 — для валов в диапазоне типовых размеров от 1,2 до 24 мм.
В принципе да, но в ответственных узлах не рекомендуется. При каждом монтаже-демонтаже материал кольца получает дополнительную упругую (а иногда и пластическую) деформацию; повторная установка снижает упругие свойства и в пределе может привести к выпадению кольца из канавки. Для ремонтных и сервисных работ ответственных узлов кольцо рекомендуется заменять.
Стопорное кольцо устанавливается в канавку с предварительным сжатием или растяжением кольца — для этого нужны щипцы. Быстросъёмная шайба (E-ring по ГОСТ 11648-75 / DIN 6799) надевается на вал сбоку и фиксируется в проточке лапками; раздвигать её при монтаже не нужно. Быстросъёмные шайбы применяют на валах малых диаметров (типовой ряд от 1,2 до 24 мм) в приборостроении, бытовой и автомобильной технике.
Канавка должна соответствовать выбранному типоразмеру кольца по диаметру, ширине и глубине, нормированным в соответствующем ГОСТе. Расстояние от ближайшего торца вала или отверстия до канавки должно быть достаточным, чтобы стенка канавки не скалывалась под осевой нагрузкой. Шероховатость стенок канавки должна соответствовать классу точности. Углы канавки должны быть с регламентированным радиусом скругления для исключения концентрации напряжений. Прочность стенки канавки на смятие проверяется отдельно — это критическое условие надёжности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.