Калькуляторы
Стопорные кольца DIN 471/472: полные таблицы размеров
| Сравнительная таблица размеров стопорных колец | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Номинальный диаметр (мм) | DIN 471 (Наружные) Ширина канавки (мм) |
DIN 471 Толщина (мм) |
DIN 472 (Внутренние) Ширина канавки (мм) |
DIN 472 Толщина (мм) |
Материал |
| 8 | 0.8 | 1.0 | 0.8 | 0.8 | C75 |
| 9 | 0.8 | 1.0 | 0.8 | 0.8 | C75 |
| 10 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | C75 |
| 12 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | C75 |
| 15 | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | C75 |
| 19 | 1.2 | 1.5 | 1.2 | 1.2 | C75 |
| 20 | 1.2 | 1.5 | 1.2 | 1.2 | C75 |
| 25 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | C75 |
| 30 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | C75 |
| 40 | 1.75 | 2.5 | 1.75 | 1.75 | C75 |
| 50 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | C75 |
| 60 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | C75 |
| 80 | 2.5 | 3.0 | 2.5 | 2.5 | C75 |
| 100 | 3.0 | 4.0 | 3.0 | 3.0 | C75 |
| 130 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | C75 |
Оглавление
Введение в стопорные кольца
Стопорные кольца (также известные как фиксирующие кольца, пружинные кольца или кольца Зегера) представляют собой механические фиксаторы, которые используются для ограничения осевого перемещения деталей на валах или в отверстиях. Эти кольца изготавливаются из пружинной стали и имеют разрез, позволяющий их устанавливать в специальные канавки на валах (DIN 471) или в отверстиях (DIN 472).
Стопорные кольца играют важнейшую роль в машиностроении и приборостроении, обеспечивая надежную фиксацию подшипников, шестерен, втулок и других компонентов. Они представляют собой экономичное и эффективное решение для осевой фиксации, позволяющее избежать необходимости в более сложных конструкциях крепления.
Стандарты DIN 471 и DIN 472 (принятые в настоящее время как европейские нормы EN 471 и EN 472) определяют размеры, допуски и технические требования к стопорным кольцам для использования в машиностроении. Эти стандарты обеспечивают унификацию и взаимозаменяемость, что крайне важно при проектировании и производстве механизмов.
Типы стопорных колец DIN 471 и DIN 472
Стандарты DIN определяют два основных типа стопорных колец:
DIN 471 — Наружные стопорные кольца
Предназначены для установки на валы (внешние цилиндрические поверхности). Эти кольца имеют внутренний диаметр, немного меньший диаметра вала, на который они устанавливаются. При установке кольцо растягивается и садится в канавку, после чего пружинит обратно, надежно фиксируясь.
DIN 472 — Внутренние стопорные кольца
Предназначены для установки в отверстия (внутренние цилиндрические поверхности). Эти кольца имеют внешний диаметр, немного больший диаметра отверстия, в которое они устанавливаются. При установке кольцо сжимается и вводится в отверстие, после чего разжимается в канавке, обеспечивая фиксацию.
Кроме основных типов, существуют также специальные виды стопорных колец:
- С тангенциальными отверстиями — для случаев, когда требуется особо надежная фиксация
- Волнистые стопорные кольца — обеспечивают аксиальное поджатие деталей
- Многовитковые спиральные кольца — для высоких нагрузок
- Самоконтрящиеся кольца — с дополнительными элементами против самопроизвольного раскрытия
Полные таблицы размеров
Ниже представлены подробные таблицы размеров для стопорных колец в соответствии со стандартами DIN 471 и DIN 472. Все размеры указаны в миллиметрах.
Таблица размеров DIN 471 (наружные кольца)
| Диаметр вала (d₁) | Диаметр канавки (d₂) | Толщина кольца (s) | Ширина канавки (b) | Глубина канавки (t) | Размер отверстий для съемника (d₃) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 7.4 | 1.0 | 0.8 | 0.3 | 0.9 |
| 9 | 8.4 | 1.0 | 0.8 | 0.3 | 0.9 |
| 10 | 9.3 | 1.0 | 1.0 | 0.35 | 0.9 |
| 12 | 11.3 | 1.0 | 1.0 | 0.35 | 0.9 |
| 15 | 14.0 | 1.5 | 1.0 | 0.5 | 1.3 |
| 19 | 18.0 | 1.5 | 1.2 | 0.5 | 1.3 |
| 20 | 19.0 | 1.5 | 1.2 | 0.5 | 1.3 |
| 25 | 23.9 | 2.0 | 1.5 | 0.55 | 1.7 |
| 30 | 28.9 | 2.0 | 1.5 | 0.55 | 1.7 |
| 40 | 38.7 | 2.5 | 1.75 | 0.65 | 2.2 |
| 50 | 48.5 | 2.5 | 2.0 | 0.75 | 2.2 |
| 60 | 58.3 | 3.0 | 2.0 | 0.85 | 2.6 |
| 80 | 78.0 | 3.0 | 2.5 | 1.0 | 2.6 |
| 100 | 97.5 | 4.0 | 3.0 | 1.25 | 3.5 |
| 130 | 127.0 | 4.0 | 4.0 | 1.5 | 3.5 |
Таблица размеров DIN 472 (внутренние кольца)
| Диаметр отверстия (D₁) | Диаметр канавки (D₂) | Толщина кольца (s) | Ширина канавки (b) | Глубина канавки (t) | Размер отверстий для съемника (d₃) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 8.7 | 0.8 | 0.8 | 0.35 | 0.7 |
| 9 | 9.7 | 0.8 | 0.8 | 0.35 | 0.7 |
| 10 | 10.7 | 1.0 | 1.0 | 0.35 | 0.9 |
| 12 | 12.7 | 1.0 | 1.0 | 0.35 | 0.9 |
| 15 | 15.7 | 1.0 | 1.0 | 0.35 | 0.9 |
| 19 | 19.8 | 1.2 | 1.2 | 0.4 | 1.0 |
| 20 | 20.8 | 1.2 | 1.2 | 0.4 | 1.0 |
| 25 | 26.0 | 1.5 | 1.5 | 0.5 | 1.3 |
| 30 | 31.0 | 1.5 | 1.5 | 0.5 | 1.3 |
| 40 | 41.5 | 1.75 | 1.75 | 0.75 | 1.5 |
| 50 | 51.5 | 2.0 | 2.0 | 0.75 | 1.8 |
| 60 | 61.8 | 2.0 | 2.0 | 0.9 | 1.8 |
| 80 | 82.5 | 2.5 | 2.5 | 1.25 | 2.2 |
| 100 | 103.0 | 3.0 | 3.0 | 1.5 | 2.6 |
| 130 | 134.0 | 4.0 | 4.0 | 2.0 | 3.5 |
Примечание: Данные таблицы включают наиболее распространенные размеры. Полная номенклатура стандартов DIN 471/472 включает более широкий диапазон размеров от 1.5 мм до 300 мм.
Критерии выбора стопорных колец
При выборе стопорных колец необходимо учитывать различные факторы, обеспечивающие надежность соединения и долговечность конструкции:
Нагрузочная способность
Определяется прочностью материала, толщиной кольца и геометрией канавки. Для тяжелых условий эксплуатации следует выбирать кольца с большей толщиной или рассмотреть альтернативные способы фиксации.
Условия эксплуатации
Необходимо учитывать температурный режим, наличие коррозионной среды, вибрации и другие факторы, влияющие на работоспособность кольца.
Точность размеров
Размеры вала/отверстия и канавки должны соответствовать указанным в стандарте допускам для обеспечения надежной фиксации кольца.
Доступность для монтажа/демонтажа
В зависимости от конструкции узла может потребоваться использование колец с отверстиями для специального инструмента.
Выбор между стопорными кольцами DIN 471 и DIN 472 определяется конструкцией узла и типом соединения:
- DIN 471 используется, когда фиксируемая деталь устанавливается на вал
- DIN 472 применяется, когда деталь размещается в отверстии корпуса
Важно! Не рекомендуется использовать стопорные кольца повторно после демонтажа, так как это может привести к уменьшению упругих свойств и, как следствие, к снижению надежности фиксации.
Расчет нагрузочной способности
Нагрузочная способность стопорного кольца зависит от множества факторов, включая материал, размеры и условия эксплуатации. Для ориентировочного расчета максимально допустимой осевой нагрузки можно использовать следующую формулу:
Fmax = π × d × t × σдоп × k
где:
- Fmax — максимальная осевая нагрузка (Н)
- d — диаметр вала или отверстия (мм)
- t — глубина канавки (мм)
- σдоп — допустимое напряжение материала (МПа)
- k — коэффициент безопасности (обычно принимается 0.5-0.7)
Для стали C75 (наиболее распространенный материал стопорных колец) допустимое напряжение составляет порядка 200-250 МПа. Однако при расчетах необходимо учитывать динамику нагрузки, температурные условия и другие факторы, влияющие на прочностные характеристики.
Пример расчета
Рассчитаем максимальную осевую нагрузку для стопорного кольца DIN 471 диаметром 25 мм:
- Диаметр вала (d) = 25 мм
- Глубина канавки (t) = 0.55 мм
- Допустимое напряжение для стали C75 (σдоп) = 200 МПа
- Коэффициент безопасности (k) = 0.6
Fmax = 3.14 × 25 × 0.55 × 200 × 0.6 = 5,189 Н ≈ 5.2 кН
При повышенных требованиях к надежности или при наличии динамических нагрузок рекомендуется использовать более консервативный коэффициент безопасности (0.3-0.4) или применять альтернативные методы фиксации.
Материалы и покрытия
Стопорные кольца изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации и требований к механическим свойствам:
| Материал | Стандарт | Характеристики | Применение |
|---|---|---|---|
| Пружинная сталь C75 | EN 10132-4 | Высокая упругость, хорошая усталостная прочность | Стандартное применение в большинстве случаев |
| Нержавеющая сталь 1.4122 | X35CrMo17-1 | Высокая коррозионная стойкость, хорошие механические свойства | Для работы в агрессивных средах |
| Нержавеющая сталь 1.4310 | X10CrNi18-8 | Отличная коррозионная стойкость, немагнитные свойства | Пищевое и медицинское оборудование |
| Фосфористая бронза | CuSn8 | Высокая электропроводность, немагнитность | Электротехническое оборудование |
| Бериллиевая бронза | CuBe2 | Высокая прочность, немагнитность, искробезопасность | Взрывоопасные среды, специальное оборудование |
Покрытия стопорных колец
Для улучшения эксплуатационных характеристик стопорные кольца могут иметь различные покрытия:
- Фосфатирование — обеспечивает базовую защиту от коррозии и улучшает адгезию смазки
- Цинкование — повышает коррозионную стойкость в стандартных условиях
- Никелирование — обеспечивает хорошую защиту от коррозии и придает декоративный вид
- Пассивация — применяется для нержавеющих сталей для повышения коррозионной стойкости
- Дакромет (цинк-ламельное покрытие) — обеспечивает высокую коррозионную стойкость (до 1000 часов в солевом тумане)
Примечание: При выборе материала и покрытия необходимо учитывать совместимость с сопрягаемыми деталями во избежание гальванической коррозии.
Установка и демонтаж
Правильная установка и демонтаж стопорных колец имеют решающее значение для обеспечения надежности соединения и предотвращения повреждения как колец, так и сопрягаемых деталей.
Инструменты для работы со стопорными кольцами
Для профессиональной работы со стопорными кольцами рекомендуется использовать специализированные инструменты:
- Плоскогубцы для внешних колец — имеют конические наконечники, которые вставляются в отверстия кольца для его разжатия
- Плоскогубцы для внутренних колец — имеют изогнутые наконечники для сжатия кольца
- Универсальные плоскогубцы — позволяют работать как с внешними, так и с внутренними кольцами благодаря сменным наконечникам
- Автоматические плоскогубцы — обеспечивают контролируемое раскрытие/закрытие кольца
Процедура установки стопорных колец
- Подготовка поверхности — очистка от загрязнений и заусенцев
- Проверка соответствия размеров кольца и канавки
- Для колец DIN 471 (наружных):
- Установите плоскогубцы в отверстия кольца
- Разожмите кольцо до диаметра, превышающего диаметр вала
- Наденьте кольцо на вал и поместите над канавкой
- Аккуратно отпустите плоскогубцы, позволяя кольцу сжаться в канавке
- Убедитесь, что кольцо полностью вошло в канавку по всей окружности
- Для колец DIN 472 (внутренних):
- Установите плоскогубцы в отверстия кольца
- Сожмите кольцо до диаметра, меньшего диаметра отверстия
- Введите кольцо в отверстие до канавки
- Аккуратно отпустите плоскогубцы, позволяя кольцу разжаться в канавке
- Проверьте правильность установки кольца по всей окружности
Процедура демонтажа стопорных колец
- Для колец DIN 471 (наружных):
- Установите плоскогубцы в отверстия кольца
- Разожмите кольцо до выхода из канавки
- Снимите кольцо с вала
- Для колец DIN 472 (внутренних):
- Установите плоскогубцы в отверстия кольца
- Сожмите кольцо до выхода из канавки
- Извлеките кольцо из отверстия
Внимание! При установке и демонтаже стопорных колец следует соблюдать меры предосторожности, так как кольца находятся под напряжением и при соскальзывании плоскогубцев могут вылететь с большой скоростью, что может привести к травмам. Рекомендуется использовать защитные очки.
Области применения
Стопорные кольца имеют чрезвычайно широкий спектр применения в различных отраслях промышленности и техники:
Машиностроение
Фиксация подшипников, шестерен, втулок и других компонентов в редукторах, двигателях и трансмиссиях.
Автомобилестроение
Фиксация компонентов в коробках передач, дифференциалах, рулевых механизмах, тормозных системах.
Аэрокосмическая промышленность
Фиксация компонентов с высокими требованиями к надежности и низкому весу.
Электроинструмент
Фиксация подшипников и шестерен в компактных высоконагруженных механизмах.
Насосное оборудование
Фиксация уплотнений, подшипников и других компонентов в корпусах насосов.
Приборостроение
Фиксация миниатюрных компонентов в точных механизмах.
Благодаря своей простоте, надежности и экономичности, стопорные кольца часто являются предпочтительным решением для осевой фиксации по сравнению с альтернативными методами, такими как буртики, гайки или резьбовые соединения.
Практические примеры
Рассмотрим несколько практических примеров использования стопорных колец DIN 471/472 в различных технических решениях:
Пример 1: Фиксация подшипника на валу электродвигателя
Для фиксации подшипника качения на валу электродвигателя используется кольцо DIN 471. Последовательность сборки:
- Установка подшипника на вал
- Установка стопорного кольца в канавку вала
В этом случае стопорное кольцо предотвращает осевое смещение подшипника при работе электродвигателя. Выбор размера кольца осуществляется в соответствии с диаметром вала, обычно стандарт подшипника уже предусматривает соответствующую канавку под стопорное кольцо.
Пример 2: Фиксация подшипника в корпусе редуктора
Для фиксации наружного кольца подшипника в корпусе редуктора используется кольцо DIN 472. Последовательность сборки:
- Установка подшипника в посадочное место корпуса
- Установка стопорного кольца в канавку корпуса
Стопорное кольцо предотвращает выпадение подшипника из корпуса и фиксирует его в осевом направлении. Выбор размера кольца осуществляется в соответствии с диаметром отверстия корпуса.
Пример 3: Двухсторонняя фиксация шестерни на валу
Для точной фиксации шестерни на валу с обеспечением минимального осевого люфта используется пара стопорных колец DIN 471. Последовательность сборки:
- Установка первого стопорного кольца в канавку вала
- Установка шестерни до упора в первое стопорное кольцо
- Установка второго стопорного кольца в канавку вала с другой стороны шестерни
Такая схема обеспечивает точное позиционирование шестерни на валу и минимальный осевой люфт, что критично для некоторых точных механизмов.
Пример 4: Расчет необходимой толщины стопорного кольца
Для механизма с осевой нагрузкой 3000 Н требуется подобрать стопорное кольцо для вала диаметром 20 мм.
- Используя формулу Fmax = π × d × t × σдоп × k, определим необходимую глубину канавки (t):
- 3000 = 3.14 × 20 × t × 200 × 0.6
- t = 3000 / (3.14 × 20 × 200 × 0.6) = 0.4 мм
Согласно таблице DIN 471 для вала диаметром 20 мм глубина канавки составляет 0.5 мм, что обеспечивает запас прочности и делает это стопорное кольцо подходящим для данного применения.
Заключение
Стопорные кольца DIN 471 и DIN 472 представляют собой простое, надежное и экономичное решение для осевой фиксации деталей в машиностроении. Правильный выбор типа, размера и материала стопорного кольца, а также соблюдение технологии его установки и демонтажа, являются ключевыми факторами обеспечения работоспособности и долговечности механизмов.
При проектировании узлов с использованием стопорных колец необходимо учитывать не только статические, но и динамические нагрузки, а также особенности условий эксплуатации, включая температурные режимы и агрессивность среды. В случаях, когда нагрузка превышает допустимые значения для стопорных колец, следует рассмотреть альтернативные методы фиксации деталей.
Современные стандарты на стопорные кольца постоянно совершенствуются, появляются новые материалы и покрытия, улучшающие их эксплуатационные характеристики. Регулярное обновление информации о действующих стандартах и новых технических решениях позволяет инженерам создавать более надежные и долговечные конструкции.
Правовая информация
Отказ от ответственности: Данная статья носит информационный характер и предназначена только для ознакомления. Приведенные технические данные основаны на актуальных стандартах DIN 471/472, однако могут отличаться от последних редакций этих документов. Автор не несет ответственности за возможные ошибки в расчетах или за применение данной информации в проектировании реальных изделий. При разработке ответственных конструкций необходимо руководствоваться актуальными редакциями соответствующих стандартов и проводить необходимые расчеты и испытания.
Источники информации
- DIN 471:2011-04 "Стопорные кольца для валов"
- DIN 472:2011-04 "Стопорные кольца для отверстий"
- ISO 10673:2009 "Технические условия производства стопорных колец"
- EN 10132-4:2000 "Технические условия поставки пружинной стали"
- Handbook of Mechanical Engineering. Springer Berlin Heidelberg, 2021
- Shigley's Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill Education, 2020
Дата публикации: 28.04.2025
