Låsering forklart: Alt du bør vite

Fra høyhastighetsturbiner i et kraftverk til en enkel sykkel, er all glidning, vibrasjoner eller frakobling under belastning begrenset for å forhindre katastrofale feil. For å unngå disse feilene og for å sikre komponentene brukes låseringer. Denne artikkelen vil fremheve all viktig informasjon en ingeniør trenger å vite om låseringer.

Hva er en låsering?

Enkelt sagt kalles en låsering en «stopper». Teknisk sett er det en mekanisk fastholdelsesanordning som holder deler sikkert på plass. Dens egentlige formål er å stoppe enhver form for bevegelse i leddene.

Låsering vs. låseringer

En låsering er forskjellig fra en låsering på følgende måter:

Hvorfor er låseringer mye brukt?

Fra en enkel sykkel til et gigantisk fly, små komponenter kobles sammen for å lage slike produkter. For å holde disse komponentene godt på plass, er disse låseringene nødvendige og brukes ofte i alle bransjer. En annen grunn er at de er enkle og ikke tilfører vekt eller kompleksitet i designen.

Funksjonen til låseringene

En låsering kan utføre følgende funksjoner:

feste

Innen ingeniørfag betyr fiksering å holde komponenten fast i aksial posisjon og forhindre den i enhver form for bevegelse. En lås brukes til fiksering i alle maskiner eller enheter for å holde komponentene tett. Hvis for eksempel en låsering er installert i et spor på en aksel, vil den fungere som en fysisk barriere mot bevegelser av lagre, gir osv.

Forbedre sikkerheten

Det er en enkel regel: når alle komponentene i en maskin fungerer uten noen form for bevegelse, sikrer det sikkerheten til utstyret så vel som operatøren. Så en låsering utfører funksjonen med å holde miljøet trygt ved å holde komponentene godt på plass.

Forenkle montering

En låsering trenger ikke noen form for gjenger, ekstra festemidler eller sveising, så det gjør prosessen med å sette sammen komponenter raskere og enklere.

Støttebelastning

En låsering kan også støtte lastfordelingen i en maskin eller et utstyrsstykke. Hvis for eksempel en låsering er installert i et spor på en aksel, vil den støtte lastfordelingen ved å overføre kraften fra den komponenten (lageret) til akselen.

Låsemekanismer for låseringer

En låsering kan utføre funksjonene ved hjelp av følgende mekanismer.

Sporbasert låsing

Sporbaserte mekanismer brukes hovedsakelig av låseringer, låseringer og spirallåseringer. I denne mekanismen spiller sporet hovedrollen.

• Det er et spor på en aksel, hvor en låsering, som en låsering, sitter og fungerer som en fysisk barriere. På grunn av sin elastisitet, klikker en låsering tett inn i sporet.

Trådbasert låsing

I denne mekanismen har både ringene og kontaktflaten gjenger. Komponentene låses når den gjengede ringen møter den gjengede overflaten. Ringen roteres på en gjenge og strammes til den skaper en aksial kraft. Denne kraften låser deretter komponenten og forhindrer den i å bevege seg. Denne mekanismen brukes av gjengede og lagerlåseringer.

Klemmelåsing

Akselkrager og delte klemringer bruker denne låsemekanismen. I denne typen mekanisme er det ingen gjenger eller spor. Bare klemkraften gjør jobben. Delte klemringer har et gap gjennom boltene eller skruene når de strammes, slik at ringen trekker seg innover.

Konisk låsing

Som navnet på denne mekanismen tydeliggjør, skjer låsingen mot bevegelse av komponenter gjennom de koniske overflatene. Denne mekanismen brukes med båndlåseringer. Låsen oppstår når en konisk overflate møter en tilsvarende konisk overflate. Den glir langs konen på grunn av den påførte kraften. På grunn av glidningen utvider eller trekker den koniske overflaten seg radialt, noe som gir et sterkt grep.

Vanlige bruksområder for låseringer

Låseringer brukes i følgende applikasjoner:

Lagermontering

Lagermontering betyr å holde et lager tett på plass på en aksel når det påføres krefter. Vanligvis brukes låseringer til bruk i lagermontering. Låseringene er plassert med spor og hindrer komponentene i å bevege seg. Disse sporene kan lages på akselen eller inne i akselen. I tillegg til låseringene brukes også spiralfesteringer og gjengede låseringer .

Montering av gir

En utvendig låsering er en låsering som brukes i denne applikasjonen, der den plasseres i sporet ved hjelp av en låseringstang. Når den passer inn i sporet, utvider den seg og låser seg på plass, slik at den hindrer tannhjulene i å gli. Vanligvis brukes den med en kombinasjon av skive og låsering + skulder.

Tannhjulmontering

Et tannhjul på en aksel er ansvarlig for riktig drift av et kjedesystem ved å rotere nøyaktig med akselen. For denne applikasjonen er en ekstern låsering det beste alternativet for å feste dette tannhjulet godt på en aksel. Det fungerer ved å være i sporet i akselen, slik at det hindrer tannhjulet i å gli ut.

Akselstopp

Akselstoppere er endepunktene på en aksel som stopper den aksiale bevegelsen til komponenter på en aksel. Disse komponentene inkluderer gir, lagre, avstandsstykker og tannhjul. For denne applikasjonen settes en ekstern låsering inn i et spor på en aksel, som fungerer som en avtakbar stopp for aksial bevegelse.

Rørforbindelser

I denne applikasjonen er to eller flere rør koblet til utstyr, som ventiler, pumper osv., slik at væsker kan strømme trygt. I denne applikasjonen brukes låseringer for oppsamling, kompresjonshylser og rillede koblingsringer.

Standard låseringer vs. tilpassede låseringer

Standard låseringer er laget i henhold til industrielle normer, som ISO, ANSI, osv. En tilpasset låsering er spesielt designet for en unik applikasjon.

Når standard låseringer er nok

For mekaniske sammenstillinger med høyt volum og lav til middels kompleksitet, der belastninger og forhold er godt forstått og ikke krever spesielle grep, er kun standard låseringer nok. Disse bruksområdene inkluderer hydrauliske og pneumatiske sylindere, transmisjonskomponenter til biler, osv.

Når det er behov for tilpassede låseringer

Tilpassede låseringer brukes når det er spesielle dimensjoner, høye belastninger, unike materialer, stramme toleranser eller installasjonsmetoder; deretter designes låseringene basert på disse kravene. Bruksområder, som aksler og turbiner i luftfartsmotorer, tunge industrimaskiner osv., bruker tilpassede låseringer.

Er låseringer CNC-maskinert?

Ja, CNC-maskinering brukes til låseringer når kravene er høy effektivitet, presisjon i dimensjonene og lavest mulig materialsvinn. Noen ganger, på grunn av spesialtilpassede design, er tradisjonelle verktøy ikke gode nok til å produsere låseringer.

Når låseringer krever CNC-maskinering

Vanligvis brukes stempling eller trådforming for rask og kostnadseffektiv produksjon av låseringer. Men disse prosessene gir ikke nøyaktige og presise dimensjoner når designene er komplekse og stramme toleranser må overholdes. I slike tilfeller brukes CNC-maskiner til produksjon av låseringer.

CNC-dreiing for låseringer

CNC-dreiing skiller seg ut med sin effektivitet til å produsere runde eller sirkulære låseringer når toleransene er svært små og viktige å overholde. Gjennom dreieprosessen lages funksjoner som indre diameter, ytre diameter, gjenger, spor og endeflater gjennom denne prosessen. CNC-dreieprosessen sørger for at låsen passer ordentlig i sporet på en aksel.

Låseringer som hovedsakelig er laget av CNC-dreiing inkluderer:

• Gjengede låseringer
• Lagerlåsering
• Optisk låsering

CNC-fresing for låseringer

Når utformingen av låseringene er kompleks eller ikke-aksesymmetrisk, brukes CNC-freseoperasjon. Denne operasjonen er nyttig i produksjonen av bolthull, lommer, flate deler og spesialtilpassede design. Klemmelåseringer og delte låseringer produseres hovedsakelig ved CNC-fresing.

Enten du trenger låseringer med spesifikke funksjoner eller krever høy presisjon, kan Tuofas tilpassede CNC-maskineringstjenester levere en ideell løsning for deg.

Vanlige materialer brukt til tilpassede låseringer

Hvert materiale har sine egne egenskaper, så de brukes basert på miljøet under applikasjoner. Noen av de vanlige materialene som brukes til låseringer er:

Aluminum Alloy

Låseringene laget av dette materialet brukes hovedsakelig i robotikk, luftfart og sekundære komponenter til bilindustrien. 6061 og 7075 er de mest brukte Al-legeringene for slike forhold. Hvis kravet er lettvekt, anstendig styrke, høy maskinbearbeidbarhet og utmerket korrosjonsbestandighet, brukes Al-legeringer, som 6061 og 7075.

Alloy Steel

For å oppfylle de mekaniske egenskapene høy styrke, seighet, slitasje- og utmattingsmotstand, samt pålitelighet under belastninger, er legert stål, som AISI 4140, AISI 10145 og 42CrMo, det ideelle valget. Bruksområdene for låseringer i legert stål inkluderer:

• transportørsystemer
• landbruksutstyr
• girmonteringsenheter
• akselfesteringer.

Rustfritt stål

Rustfritt stål er et materiale kjent for sin utmerkede korrosjonsbestandighet på grunn av et Cr-innhold på 17–19 %, som gir et passivt lag med Cr₂O₃ _{. Vanlige} kvaliteter som brukes til låseringer er 304 og 316. Låseringer i rustfritt stål brukes i:

• marine applikasjoner
• utstyr til matforedling
• vannhåndteringssystemer
• lette bilmonteringer

Titanium

Titan, spesielt grad 5 (Ti-6Al-4V), brukes. Det gir svært høy styrke sammen med utmerket korrosjonsbestandighet og pålitelighet i ekstreme miljøer. Det er et dyrt materiale og brukes kun i kritiske applikasjoner:

• racerbiler
• høyhastighets roterende utstyr

Viktige designhensyn for låseringer

Under utformingen av en låsering er følgende faktorer viktige for langsiktig og pålitelig ytelse av låseringer.

Groove Design

Spordesign er en grunnleggende faktor for ytelsen til låseringer. Bredden, dybden, kantradiusen og toleransen påvirker låseringens passform. Låseringen må derfor utformes med tanke på disse faktorene for sporet for å oppnå maksimal ytelse. Enhver forskjell i design og disse parameterne vil føre til unøyaktig passform, noe som vil påvirke ytelsen direkte.

Lastekrav

En låsering har ikke bare funksjonen å holde komponenter sikkert, men den er også en lastbærende komponent. Derfor er det viktig under utformingen av en låsering å vurdere hvor mye last låseringen kan tåle. Hvis lasten er høyere enn låseringens bæreevne, vil den sprekke og forårsake feil.

Dimensjonstoleranse

En låsering består av følgende dimensjoner:

• Toleranse for indre diameter
• Toleranse for ytre diameter
• tykkelse toleranse
• Konsentrisitet

Disse dimensjonene er viktige å vurdere fordi en låsering fungerer ved mekanisk inngrep. Hvis dimensjonen på den indre diameteren overskrides, vil det føre til problemer med inngrepet og dermed svikt i låsemekanismen.

Overflatebehandling

Overflatefinish er også viktig å vurdere, spesielt når det er fare for utmatting, under design av en låsering. Faktorer som overflateruhet, grader og skarpe kanter må forstås før design av en låsering.

Vanlige årsaker til feil i låseringen

Følgende er noen av hovedårsakene til at låseringer svikter, hovedsakelig under bruk:

Feil installasjon

Det er det første trinnet i bruken av en låsering i enhver applikasjon. Hvis installasjonen er feil, vil det ikke være noe mekanisk inngrep med låseringen, noe som resulterer i dårlig låsing. Når komponentene ikke er godt festet, vil de bevege seg, gli og vibrere, noe som til slutt vil føre til feil.

Groove Wear

Sporslitasj forårsaker låsesvikt fordi dette problemet mister den tette festingen til låseringen. Når låseringen er løs i sporet, begynner komponentene å bevege seg aksialt, spenningen blir ujevn, og den begynner å deformeres, slik at den til slutt svikter.

Overbelastning og støt

Belastning utover låseringens bæreevne vil definitivt føre til at låseringen deformeres, sprekker og til slutt svikter. Dessuten, hvis materialet i låseringen ikke er slitesterkt, vil den ikke kunne motstå en støtbelastning.

Korrosjon og overflateskader

Korrosjon og overflateskader er sammenhengende årsaker som fører til at låseringene svikter. Hvis materialet ikke har god korrosjonsbestandighet, vil låseringen bli korrodert og miste sin styrke på grunn av det korrosive miljøet.

Konklusjon

Låseringer er en viktig del av alt utstyr eller maskin fordi disse delene holder de andre komponentene sikkert på plass og forhindrer at de glir, beveger seg og vibrerer. Vanligvis brukes stemplingsprosessen til å produsere låseringer, men for kritiske applikasjoner og for å oppfylle stramme toleranser brukes CNC-maskiner. Legert stål, rustfritt stål, Al-legeringer og Ti er de vanlige materialene som brukes til produksjon av låseringer.

FAQ

Låsering vs. låsering: er de det samme?

• En lås utfører to funksjoner: å holde komponentene på plass og aktivt å låse komponentene under belastning.
• En låsering har mange typer og brukes hovedsakelig til å holde komponentene på en aksel eller inne i en boring.

Hva er forskjellen mellom en låsering og en låsering?

• En låsering betyr enhver ring som brukes til å holde komponentene på en aksel.
• En låsering som klikker inn i et maskinert spor under installasjon kalles en låsering.

Hva er de to hovedtypene av låseringer?

Ekstern låsering og intern låsering er hovedtypene av en låsering. En ekstern låsering er montert på utsiden av en aksel, mens en intern låsering er montert inne i en boring eller et hus.