Выбор подходящего стопорного кольца для конкретного применения обычно требуется оценить такие факторы, как напряжение при монтаже, радиальную нагрузку, создаваемую кольцом, и тяговую способность кольца. А поскольку канавка, удерживающая кольцо, является неотъемлемой частью эксплуатационных характеристик кольца, необходимо также учитывать деформацию канавки.

Но когда на вращающемся валу используется внешнее стопорное кольцо, центробежные силы могут привести к тому, что кольцо выйдет из паза, что приведет к выходу кольца из строя, поэтому важным фактором выбора также становится максимальная скорость.

Максимальная скорость, которую может выдерживать внешнее стопорное кольцо, — это скорость, при которой усилие, удерживающее кольцо в его канавке, становится равным нулю, и определяется свойствами материала кольца и его размером.

N = максимальная частота вращения (об/мин)

3600 = преобразование из оборотов в секунду в обороты в минуту (квадратный корень из 3600 = 60)

V = радиальный зазор между кольцом и канавкой, также называемый “зацеплением” (в)

D_G = диаметр канавки (дюйм)

D_Я = внутренний диаметр кольца (дюйм)

Я = плоский момент инерции (в⁴)

Поскольку кольцо имеет прямоугольное поперечное сечение, мы используем плоский момент инерции (также называемый вторым моментом области) формула для прямоугольника, используя толщину кольца и ширину сечения в качестве основания и высоты прямоугольника.

t = толщина кольца (дюйм)

b = ширина радиального сечения кольца или стенки (дюйм)

E = модуль упругости (фунт/кв. дюйм) = 29 х 10⁶ psi (для большинства сталей, за исключением нержавеющих сплавов)

g = ускорение под действием силы тяжести (в/с²)= 386,4 дюйма/с²

4р²= коэффициент для преобразования в обороты (квадратный корень из 4π² = 2π, что равно числу радиан за один оборот)

Y = коэффициент для количества оборотов (1 оборот = 1,909, 2 оборота = 3,407, 3 оборота = 4,958)

Спиральные стопорные кольца могут иметь более одного витка по диаметру кольца. Типичный постоянное сечение и конические кольца имеют только один оборот, поэтому для этих конструкций используется коэффициент для одного оборота (1,909).

c = плотность материала (фунт/дюйм³) = 0,283 фунта/дюйм³(для большинства сталей, за исключением нержавеющих сплавов)

A = площадь поперечного сечения (в²)

R_m= средний свободный радиус (дюйм)

Для стопорных колец, изготовленных из большинства сталей и стальных сплавов, за исключением нержавеющих, известные величины могут быть объединены, и уравнение может быть упрощено до:

Обратите внимание, что в знаменателе мы использовали среднее значение диаметр, а не среднее значение радиус.

D_m = средний свободный диаметр (дюйм)

Для применения в системах, работающих на высокой скорости, производители стопорных колец разработали внешние кольца с самоблокирующимися элементами, которые предотвращают выход кольца из строя даже при высоких центробежных силах.

Одна конструкция, используемая для стопорных колец со спиральной намоткой, включает в себя приподнятый купол на внутреннем витке кольца и прорезь на внешнем витке. Когда скорость увеличивается и кольцо начинает расширяться, купол скользит вдоль прорези, а длина прорези ограничивает величину, на которую кольцо может расширяться. Другая конструкция, используемая на традиционных стопорных кольцах, состоит из двух частей, концы которых соединяются при монтаже на вал, предотвращая расширение кольца.