Виды стопорных колец

Стопорное кольцо — разрезной пружинящий фиксатор, который ставят в проточенную канавку и используют как съёмный заплечик. Выступающая часть упирается в торец детали и не даёт ей смещаться вдоль оси.

Валы 4–200 мм · отверстия 8–320 мм · толщина 0,4–5,0 мм · осевая нагрузка от 0,6 до 1018 кН

Справочник собран по действующим ГОСТ 13940–13943-86 и стандартам DIN: классификация, таблицы размеров с допускаемой нагрузкой, параметры канавки, алгоритм подбора и разбор типовых отказов.

---

Что такое стопорное кольцо и когда оно нужнее буртика или гайки

В зарубежной литературе такие изделия называют кольцами Зегера, в отечественной документации — пружинными упорными кольцами. Держит фиксатор только осевую нагрузку.

Осевую фиксацию можно организовать пятью способами, и кольцо выигрывает не всегда:

Разрезной фиксатор берут там, где нужно повторно разбирать узел, а места под гайку нет. Канавка снимает 3–7 % диаметра вала, поэтому в зоне высоких изгибающих напряжений её стараются не размещать.

---

Классификация стопорных колец

Признаков классификации пять. Полное описание изделия складывается из ответов по каждому.

Эксцентрические кольца закрывают основную часть промышленной номенклатуры: у них есть отверстия под щипцы и большая опорная площадь. Концентрические ставят там, где деталь имеет фаску или нужен равномерный контакт по окружности, а монтаж выполняют шарнирно-губцевым инструментом.

Условный диаметр в обозначении всегда равен диаметру вала или отверстия, а не диаметру самого кольца.

---

Наружные кольца для вала: ГОСТ 13942-86 и DIN 471

Наружное эксцентрическое изделие садится в канавку на валу и охватывает его снаружи. При монтаже его разжимают, в канавке оно возвращается к исходному диаметру. ГОСТ 13942-86 покрывает валы диаметром 4–200 мм, DIN 471 — 3–300 мм, причём в немецком стандарте есть усиленное исполнение для валов 15–100 мм с увеличенной толщиной.

Размеры наружных колец и допускаемая нагрузка по ГОСТ 13942-86

Колонка массы закрывает вопрос снабжения: партия колец на вал 20 мм весит 1,67 кг на тысячу штук, на вал 100 мм — уже больше 50 кг. Это заметно влияет на стоимость доставки крупных типоразмеров.

Самый частый сценарий применения — фиксация подшипника качения на валу электродвигателя, редуктора или шпиндельного узла. Второй по частоте — двусторонняя фиксация шестерни или звёздочки парой колец: первое ставят в канавку, надвигают деталь до упора, вторым замыкают с обратной стороны. Осевой люфт в такой сборке определяется разностью ширины детали и расстояния между канавками.

---

Внутренние кольца для отверстия: ГОСТ 13943-86 и DIN 472

Внутреннее исполнение ставят в канавку, проточенную в отверстии корпуса или ступицы: при монтаже его сжимают, в канавке оно разжимается. ГОСТ 13943-86 распространяется на отверстия диаметром 8–320 мм.

Размеры внутренних колец и допускаемая нагрузка по ГОСТ 13943-86

Внутреннее исполнение чаще всего запирает наружное кольцо подшипника в корпусе редуктора, насоса или ступицы. Оно же удерживает манжеты, втулки и стаканы подшипниковых узлов.

---

Концентрические, проволочные, быстросъёмные и установочные кольца

Помимо двух основных стандартов в машиностроении применяют ещё пять групп. Каждая решает свою задачу: удешевить изделие, ускорить сборку или обойтись без канавки.

---

Соответствие ГОСТ и DIN: где стандарты расходятся

DIN 471 называют аналогом ГОСТ 13942-86, а DIN 472 — аналогом ГОСТ 13943-86. Аналогия неполная. Ряды типоразмеров совпадают не везде, а толщина кольца и диаметр канавки у части позиций отличаются. Изделие по DIN, поставленное в канавку, спроектированную по ГОСТ, может болтаться или не сесть до конца.

Вывод для конструктора: в чертеже указывают стандарт целиком — и на кольцо, и на канавку. Если узел проектировался под DIN, канавку тоже считают по DIN. Замена «аналогом по ГОСТ» без проверки диаметра канавки и толщины — типовая причина того, что фиксатор вылетает под нагрузкой.

Отдельно стоит следить за самим рядом диаметров: в ГОСТ 13942-86 есть типоразмеры, которых нет в DIN 471, и наоборот.

---

Канавка под стопорное кольцо: размеры и обработка

Канавку не рассчитывают — её берут из таблицы стандарта по диаметру вала или отверстия. Четыре параметра определяют работоспособность узла.

Требования к самой канавке жёстче, чем кажется. Кромки должны остаться острыми: скругление или фаска у основания снижают опорную площадь и обнуляют паспортную нагрузку. Дно обрабатывают за несколько проходов с малой глубиной резания — 0,1–0,2 мм за проход, — иначе инструмент уводит и стенка получается конусной. После обработки заусенцы снимают, но кромку не заваливают.

---

Как подобрать стопорное кольцо: алгоритм и материалы

Порядок действий, который закрывает 90 % задач подбора:

1. Определить место установки. Деталь на валу — наружное кольцо, деталь в отверстии — внутреннее.
2. Замерить посадочное место, а не кольцо. Диаметр вала или отверстия — это и есть условный диаметр в обозначении.
3. Выбрать стандарт — ГОСТ или DIN — и дальше держаться его во всех размерах, включая канавку.
4. Сверить осевую нагрузку с табличной для этого типоразмера.
5. Выбрать класс точности и материал под условия работы.

Проверка по нагрузке

Табличная осевая нагрузка в ГОСТ 13942-86 и 13943-86 указана не «вообще», а для пяти условий одновременно:

• рабочие кромки кольца острые;
• углы у основания и наружная кромка канавки без скругления и фаски;
• закрепляемая деталь установлена без зазора;
• прилегающая к кольцу поверхность детали без скругления и фаски;
• предел прочности материала вала или корпуса не менее 300 Н/мм².

Нарушено хотя бы одно — фактическая несущая способность падает, и запас берут выше. При ударных и знакопеременных нагрузках коэффициент запаса принимают не менее 2. Изделие на вал 30 мм по таблице держит 17,1 кН; при ударной нагрузке рабочей считают величину около 8 кН.

Материалы и покрытия

Зарубежный аналог 65Г по составу и свойствам — пружинная сталь C67S. При подборе нержавеющего исполнения учитывают, что упругость нержавейки ниже углеродистой пружинной стали: кольцо того же типоразмера держит меньшую нагрузку.

Нестандартные типоразмеры

Изготавливаем по чертежу заказчика, включая диаметры и толщины вне рядов ГОСТ и DIN. Такая задача возникает при ремонте импортного оборудования, когда штатный типоразмер снят с производства, а канавка в корпусе уже проточена под конкретный размер. Для расчёта достаточно диаметра канавки, её ширины и требуемой осевой нагрузки; если исходного чертежа нет, размеры снимают с образца.

---

Монтаж, демонтаж и типовые отказы

Эксцентрические кольца ставят щипцами: для наружных — разжимными, для внутренних — сжимными, губки заводят в отверстия проушин. Прямые губки подходят при доступе вдоль оси, загнутые под 45 или 90° — в глубоких корпусах. Кольца по DIN 6799 и концентрические проушин не имеют, их монтируют плоскогубцами или шарнирно-губцевым инструментом.

Какой стороной ставить. У штампованного изделия одна кромка острая, вторая закатана при вырубке. Острая кромка должна смотреть в сторону нагрузки, то есть прилегать к стенке канавки, а скруглённая — к фиксируемой детали. Точёные кольца симметричны и ставятся любой стороной.

Повторное использование. В нагруженных узлах его считают одноразовым. При демонтаже кольцо разводят за пределы рабочего диаметра, упругость частично теряется, и при повторной установке изделие может распрямиться под нагрузкой. Проверка простая: сжатое рукой оно должно вернуться в исходную форму без остаточного люфта в канавке.

Типовые отказы и что с ними делать

Отдельный случай — прикипевшее кольцо в ступичном или подшипниковом узле. Порядок работ: сначала щипцы через проушины, затем лёгкое равномерное простукивание оправкой по всей плоскости, затем точечный нагрев. Распиливание в канавке — крайняя мера: инструмент почти всегда задевает стенку, и после такой операции узел требует проверки посадочного места.

Вопросы и ответы о стопорных кольцах

Практика подбора, монтажа и ремонта узлов со стопорными кольцами — вопросы с технических и автомобильных форумов. Система стандартов и таблицы размеров разобраны выше.

---