De borgring uitgelegd: alles wat je moet weten

Van de hogesnelheidsturbines van een energiecentrale tot een eenvoudige fiets: elke vorm van verschuiving, trilling of loskoppeling onder belasting moet worden beperkt om catastrofale storingen te voorkomen. Om deze storingen te voorkomen en de componenten te beveiligen, worden borgringen gebruikt. Dit artikel belicht alle belangrijke informatie die een ingenieur moet weten over borgringen.

Wat is een borgring?

Simpel gezegd, een borgring wordt ook wel een "stopper" genoemd. Technisch gezien is het een mechanisch bevestigingsmiddel dat onderdelen stevig op hun plaats houdt. Het eigenlijke doel ervan is om elke vorm van beweging in gewrichten te voorkomen.

Borgring versus borgring

Een borgring verschilt van een borgring in de volgende opzichten:

Waarom worden borgringen zo veel gebruikt?

Van een simpele fiets tot een gigantisch vliegtuig, kleine onderdelen worden met elkaar verbonden om dergelijke producten te maken. Om deze onderdelen stevig op hun plaats te houden, zijn deze borgringen noodzakelijk en worden ze in alle industrieën gebruikt. Een andere reden is dat ze eenvoudig zijn en geen extra gewicht of complexiteit aan het ontwerp toevoegen.

Functie van borgringen

Een borgring kan de volgende functies vervullen:

Bevestiging

In de techniek betekent fixatie het stevig vasthouden van een onderdeel in een axiale positie, zodat het niet kan bewegen. Een borgring wordt in elke machine of elk apparaat gebruikt om onderdelen stevig vast te houden. Als er bijvoorbeeld een borgring in een groef op een as is aangebracht, fungeert deze als een fysieke barrière tegen de bewegingen van lagers, tandwielen, enzovoort.

Verbeter de veiligheid

Het is een simpele regel: wanneer alle onderdelen van een machine soepel en zonder beweging functioneren, is de veiligheid van zowel de machine als de gebruiker gegarandeerd. Een borgring zorgt dus voor een veilige omgeving door de onderdelen stevig op hun plaats te houden.

Vereenvoudig de montage

Een borgring heeft geen schroefdraad, extra bevestigingsmiddelen of laswerk nodig, waardoor het in elkaar zetten van onderdelen sneller en gemakkelijker gaat.

Ondersteuningsbelasting

Een borgring kan ook bijdragen aan de lastverdeling binnen een machine of apparaat. Als een borgring bijvoorbeeld in een groef op een as is gemonteerd, ondersteunt deze de lastverdeling door de kracht van dat onderdeel (lager) over te brengen op de as.

Vergrendelingsmechanismen van borgringen

Een borgring kan de volgende functies vervullen met behulp van de volgende mechanismen.

Vergrendeling op basis van groeven

Op groeven gebaseerde mechanismen worden voornamelijk gebruikt bij borgringen, klikringen en spiraalborgringen. Bij dit mechanisme speelt de groef de hoofdrol.

• Een as heeft een groef waarin een borgring, zoals een terugslagring, past en als fysieke barrière fungeert. Door zijn elasticiteit klikt een terugslagring stevig in de groef.

Op threads gebaseerde vergrendeling

Bij dit mechanisme zijn zowel de ringen als het contactoppervlak voorzien van schroefdraad. De componenten worden vergrendeld wanneer de ring met schroefdraad het contactoppervlak raakt. De ring wordt op de schroefdraad gedraaid en vastgedraaid totdat er een axiale kracht ontstaat. Deze kracht vergrendelt vervolgens de component en voorkomt dat deze kan bewegen. Dit mechanisme wordt gebruikt bij schroefdraad- en lagerborgringen.

Klemvergrendeling

Asringen en splitklemmen maken gebruik van dit vergrendelingsmechanisme. Bij dit type mechanisme zijn er geen schroefdraad of groeven. Alleen de klemkracht doet het werk. Splitklemmen hebben een opening tussen de bouten of schroeven wanneer ze worden aangedraaid, waardoor de ring naar binnen krimpt.

Conische vergrendeling

Zoals de naam van dit mechanisme al aangeeft, wordt de vergrendeling tegen beweging van componenten gerealiseerd door middel van taps toelopende oppervlakken. Tape lock ringen maken gebruik van dit mechanisme. De vergrendeling ontstaat wanneer een taps toelopend oppervlak een overeenkomend taps toelopend oppervlak raakt. Door de uitgeoefende kracht glijdt het onderdeel langs de taps toelopende rand. Door deze beweging zet het taps toelopende oppervlak radiaal uit of krimpt, wat zorgt voor een stevige grip.

Veelvoorkomende toepassingen van borgringen

Borgringen worden in de volgende toepassingen gebruikt:

Lager montage

Lagerbevestiging betekent het stevig op zijn plaats houden van een lager op een as wanneer er krachten op worden uitgeoefend. Meestal worden borgringen gebruikt voor de bevestiging van lagers. De borgringen zijn voorzien van groeven die voorkomen dat de componenten bewegen. Deze groeven kunnen zich op de as of in de as bevinden. Naast borgringen worden ook spiraalvormige borgringen en schroefborgringen gebruikt.

Tandwielmontage

Een externe borgring is een borgring die in deze toepassing wordt gebruikt. Deze wordt met een borgringtang in de groef geplaatst. Wanneer de borgring in de groef past, zet deze uit en vergrendelt zich, waardoor het slippen van de tandwielen wordt voorkomen. Meestal wordt deze gebruikt in combinatie met een sluitring en een borgring met schouder.

Tandwielmontage

Een tandwiel op een as zorgt voor de correcte aandrijving van een kettingsysteem door nauwkeurig met de as mee te draaien. Voor deze toepassing is een externe borgring de beste optie om dit tandwiel stevig op de as te bevestigen. De borgring zit in de groef van de as en voorkomt zo dat het tandwiel eruit schuift.

Asstoppers

Asstops zijn de eindpunten van een as die de axiale beweging van componenten op de as beperken. Deze componenten omvatten tandwielen, lagers, afstandhouders en kettingwielen. Voor deze toepassing wordt een externe borgring in een groef op de as geplaatst, die fungeert als een verwijderbare stop voor axiale beweging.

Pijpverbindingen

Bij deze toepassing worden twee of meer leidingen aangesloten op apparatuur, zoals kleppen, pompen, enz., zodat vloeistoffen veilig kunnen stromen. Hiervoor worden verzamelborgringen, compressiehulzen en gegroefde koppelringen gebruikt.

Standaard borgringen versus op maat gemaakte borgringen

Standaard borgringen worden vervaardigd volgens industriële normen, zoals ISO, ANSI, enz. Een borgring op maat is specifiek ontworpen voor een unieke toepassing.

Wanneer standaard borgringen volstaan

Voor mechanische assemblages met een hoge productievolume en een lage tot gemiddelde complexiteit, waarbij de belastingen en omstandigheden goed bekend zijn en geen speciale eisen stellen, volstaan ​​standaard borgringen. Voorbeelden hiervan zijn hydraulische en pneumatische cilinders, onderdelen voor autotransmissies, enzovoort.

Wanneer aangepaste borgringen nodig zijn

Op maat gemaakte borgringen worden gebruikt wanneer er speciale afmetingen, hoge belastingen, unieke materialen, nauwe toleranties of installatiemethoden zijn; de borgringen worden dan ontworpen op basis van deze eisen. Toepassingen zoals assen en turbines van ruimtevaartmotoren, zware industriële machines , enzovoort, maken gebruik van op maat gemaakte borgringen.

Worden borgringen CNC-gefreesd?

Ja, CNC-bewerking wordt gebruikt voor borgringen wanneer hoge efficiëntie, nauwkeurige afmetingen en minimale materiaalverspilling vereist zijn. Soms zijn traditionele gereedschappen, vanwege specifieke ontwerpen, niet geschikt voor de productie van borgringen.

Wanneer borgringen CNC-bewerking vereisen

Over het algemeen worden stempel- of draadvormingsprocessen gebruikt voor de snelle en kostenefficiënte productie van borgringen. Deze processen leveren echter niet de nauwkeurige afmetingen op die nodig zijn bij complexe ontwerpen en wanneer er aan strenge toleranties moet worden voldaan. In dergelijke gevallen worden CNC-machines ingezet voor de productie van borgringen.

CNC-draaien voor borgringen

CNC-draaien onderscheidt zich door zijn efficiëntie bij de productie van ronde of cirkelvormige borgringen, vooral wanneer zeer nauwe toleranties vereist zijn. Tijdens het draaiproces worden kenmerken zoals de binnendiameter, buitendiameter, schroefdraad, groeven en eindvlakken vervaardigd. Het CNC-draaiproces zorgt ervoor dat de borgring perfect in de groef van de as past.

Borgringen die hoofdzakelijk door middel van CNC-draaien worden vervaardigd, omvatten:

• Schroefborgringen
• Lagerborgring
• Optische vergrendelingsring

CNC-frezen voor borgringen

Wanneer het ontwerp van de borgringen complex of niet-axiaal symmetrisch is, wordt CNC-frezen toegepast. Deze bewerking is nuttig voor het produceren van boutgaten, uitsparingen, vlakken en ontwerpen op maat. Klemborgringen en splitborgringen worden hoofdzakelijk vervaardigd met behulp van CNC-frezen.

Of u nu borgringen met specifieke eigenschappen nodig hebt of hoge precisie vereist, de maatwerk CNC-bewerkingsdiensten van Tuofa bieden de ideale oplossing.

Veelgebruikte materialen voor op maat gemaakte borgringen

Elk materiaal heeft zijn eigen eigenschappen, daarom worden ze gebruikt op basis van de omgeving waarin ze worden toegepast. Enkele veelgebruikte materialen voor borgringen zijn:

aluminium

De borgringen van dit materiaal worden voornamelijk gebruikt in robotica, de lucht- en ruimtevaart en als secundaire componenten voor de automobielindustrie. 6061 en 7075 zijn de meest gebruikte aluminiumlegeringen voor dergelijke toepassingen. Als een laag gewicht, redelijke sterkte, goede bewerkbaarheid en uitstekende corrosiebestendigheid vereist zijn, worden aluminiumlegeringen zoals 6061 en 7075 gebruikt.

Gelegeerd staal

Om te voldoen aan de mechanische eigenschappen van hoge sterkte, taaiheid, slijtvastheid, vermoeiingsweerstand en betrouwbaarheid onder belasting, is gelegeerd staal, zoals AISI 4140, AISI 10145 en 42CrMo, de ideale keuze. Toepassingen van borgringen van gelegeerd staal zijn onder andere:

• transportsystemen
• landbouwmachines
• tandwielmontage-assemblages
• asborgringen.

Roestvast staal

Roestvrij staal staat bekend om zijn uitstekende corrosiebestendigheid dankzij het chroomgehalte van 17-19%, dat een passieve laag van Cr₂O₃ vormt _{. De} meest gebruikte kwaliteiten voor borgringen zijn 304 en 316. Roestvrijstalen borgringen worden gebruikt in:

• maritieme toepassingen
• voedselverwerkende apparatuur
• waterbehandelingssystemen
• lichte auto-onderdelen

Titanium

Er wordt gebruik gemaakt van titanium, met name de kwaliteit 5 (Ti-6Al-4V). Dit materiaal biedt een zeer hoge sterkte, uitstekende corrosiebestendigheid en betrouwbaarheid in extreme omstandigheden. Het is een duur materiaal en wordt alleen gebruikt in kritische toepassingen.

• race voertuigen
• snel roterende apparatuur

Belangrijke ontwerpoverwegingen voor borgringen

Bij het ontwerpen van een borgring zijn de volgende factoren belangrijk voor een langdurige en betrouwbare werking van de borgring.

Groef ontwerp

Het ontwerp van de groef is een fundamentele factor voor de prestaties van borgringen. De breedte, diepte, radius en tolerantie van de groef beïnvloeden de passing van de borgring. Daarom moet bij het ontwerp van de groef rekening worden gehouden met deze factoren om maximale prestaties te garanderen. Elke afwijking in het ontwerp ten opzichte van deze parameters leidt tot een onnauwkeurige passing, waardoor de prestaties direct worden beïnvloed.

Laadvereiste:

Een borgring heeft niet alleen de functie om componenten stevig vast te houden, maar is ook een dragend element. Daarom is het belangrijk om bij het ontwerp van een borgring de maximale belasting te bepalen die de ring moet kunnen dragen. Als de belasting hoger is dan het draagvermogen van de borgring, zal deze barsten en defect raken.

Dimensionale tolerantie

Een borgring heeft de volgende afmetingen:

• Tolerantie binnendiameter
• Buitendiametertolerantie
• diktetolerantie
• Concentriciteit

Deze afmetingen zijn belangrijk om rekening mee te houden, omdat een borgring werkt door middel van mechanische vergrendeling. Als de binnendiameter te groot is, zal dit problemen met de vergrendeling veroorzaken en dus leiden tot een defect aan het vergrendelingsmechanisme.

Oppervlaktebehandeling

Ook de oppervlakteafwerking is belangrijk om rekening mee te houden, vooral wanneer er kans is op vermoeiing bij het ontwerp van een borgring. Factoren zoals oppervlakteruwheid, bramen en scherpe randen moeten worden begrepen voordat een borgring wordt ontworpen.

Veelvoorkomende oorzaken van defecten aan borgringen

Hieronder volgen enkele van de belangrijkste oorzaken waarom borgringen het begeven, meestal tijdens de montage:

Onjuiste installatie

Het is de eerste stap bij het gebruik van een borgring in elke toepassing. Als de installatie onjuist is, zal er geen mechanische verbinding van de borgring zijn, wat resulteert in een slechte vergrendeling. Wanneer de componenten niet stevig vastzitten, zullen ze bewegen, verschuiven en trillen, wat uiteindelijk tot storingen zal leiden.

Groefslijtage

Slijtage van de groef veroorzaakt het falen van de borgring, omdat hierdoor de borgring niet meer goed in de groef past. Wanneer de borgring los in de groef zit, beginnen de onderdelen axiaal te bewegen, wordt de spanning ongelijkmatig verdeeld en begint de borgring te vervormen, waardoor deze uiteindelijk bezwijkt.

Overbelasting en impact

Een belasting die het draagvermogen van de borgring overschrijdt, zal er ongetwijfeld voor zorgen dat de borgring vervormt, scheurt en uiteindelijk bezwijkt. Bovendien zal een borgring van een niet-sterk materiaal geen stootbelasting kunnen weerstaan.

Corrosie en oppervlakteschade

Corrosie en oppervlakteschade zijn onderling samenhangende oorzaken die leiden tot het falen van de borgringen. Als het materiaal onvoldoende corrosiebestendig is, zal de borgring door de corrosieve omgeving corroderen en zijn sterkte verliezen.

Conclusie

Borgringen zijn een belangrijk onderdeel van elke machine of apparaat, omdat ze de andere componenten stevig op hun plaats houden en voorkomen dat ze verschuiven, bewegen of trillen. Over het algemeen worden borgringen geproduceerd door middel van stempelen, maar voor kritische toepassingen en om aan nauwe toleranties te voldoen, worden CNC-machines gebruikt. Gelegeerd staal, roestvrij staal, aluminiumlegeringen en titanium zijn de meest gebruikte materialen voor de productie van borgringen.

FAQ

Borgring versus borgring: zijn ze hetzelfde?

• Een slot vervult twee functies: het houdt de componenten op hun plaats en vergrendelt de componenten actief onder spanning.
• Een borgring is er in vele soorten en wordt voornamelijk gebruikt om onderdelen op een as of in een boring vast te houden.

Wat is het verschil tussen een borgring en een klikring?

• Een borgring is elke ring die gebruikt wordt om onderdelen op een as vast te zetten.
• Een borgring die tijdens de installatie in een machinaal bewerkte groef klikt, wordt een snapring genoemd.

Wat zijn de twee belangrijkste soorten borgringen?

De belangrijkste typen borgringen zijn de externe en interne borgring. Een externe borgring wordt aan de buitenkant van een as gemonteerd, terwijl een interne borgring in een boring of behuizing wordt geplaatst.