השימוש בטבעת סגר CIRCLIP

“פולקסווגן קוראת ל 800,000 כלי רכב לתיקון במוסך”

 –ציטוט מהעיתונות מרץ 2016.

הפעם בגלל בעיה במערכת הדוושות.
קצת חיפוש ברשת, ומצאתי שהבעיה היא ב CIRCLIP
מה שנקרא Retaining Ring   טבעת קיבוע, טבעת נעילה או טבעת סגר.
פריט שולי וקטן.
חלק סטנדרטי.
אחד מה”קשיחים”,
שאינו זוכה לתשומת לב רבה מידי במחוזותינו.
והנה, כשל פעוט כזה, יגרום נזק של עשרות מיליוני דולרים, בתוספת לפגיעה במוניטין של החברה, שטרם זכה לשיקום לאחר פרשת מערכת הבקרה של זיהום האויר.

ב Safety Recall Code46G4,  שפורסם באפריל 2016, מציינת חברת פולקסווגן שיתכן שבבדיקה הטבעת לא תמצא. במקרה שהטבעת איננה (כלומר, הפקירה את המשמרת, והלכה למקום אחר, כלומר, השתחררה ממקומה..). הדבר יכול להוביל לחוסר תפקוד של המעצור ולהסתיים בתאונה.

אז מה כבר יכול היה לקרות לחלק פשוט כל כך שתפקודו ישתבש?
אני מוצא שתי אפשרויות (נכתב בניוזלטר שלי, שפרסמתי לפני שפולקסווגן יצאו עם הוראות הריקול):

  1. החלק עצמו נכשל. כלומר נשבר, או יצא ממקומו, והמכלול שבו היה מורכב, יכול היה להתפרק.
  2. מראש, הטבעת לא ישבה במקומה, בחריץ, ובעצם המכלול לא היה קבוע במקומו, ויכול היה להתפרק.

על המקרה הראשון, שמעתי פעם, כשבשעת חידוש של מנגנון גלגלי שיניים מסובך, החזירו למקומן את הטבעות הישנות, המשומשות, במקום להחליפן בחדשות. אחת מהטבעות השתחררה, וכל גלגלי השיניים במכלול, ניזוקו כלומר- נטחנו (נזק גדול יותר מכל החידוש עצמו). קרוב לוודאי שהטבעות לא ישבו היטב במקומן, מפני שבעת פרוק הטבעות פיסקו אותן יותר מדי, מעבר לתחום האלסטי של חומר הטבעת.

מסקנה: להחליף טבעות סגר בחדשות בכל פעם שמסירים טבעת ממקומה

או לפחות למדוד את הקוטר החופשי ולהשוות לקוטר המופיע בתקן. אם זהה, רק אז, אפשר לחזור ולהשתמש בטבעת.

המקרה השני, יכול לקרות כתוצאה מטעות במתן המידות ו/או הטולרנסים בשרטוט.

ותחילה, נתן סקירה קצרה על טבעות הסגר עצמן.

להלן דוגמאות של טבעות סגר (קיימים סוגים נוספים):

בשורה העליונה דוגמאות של טבעות לקדח למשל DIN472
בשורה התחתונה דוגמאות לטבעות סגר לציר (על גל) לדוגמא . DIN471

דוגמה נוספת לסוג של טבעות סגר לשימוש על גל חלק:

דוגמה נוספת לסוג של טבעות סגר ללהרכבה רדיאלית בחריץ על גל.

היתרון: אין צורך “להשחיל” את הטבעת לאורך כל הציר עד למקומה:

להלן מספר דוגמאות אופייניות לשימוש בטבעות סגר:

הטבעות עצמן, עשויות מפחים דקים. קפיציים.
עובי הטבעות:
כחצי מ”מ לקטרים 3 עד 6 מ”מ

אחד מ”מ לקוטר 9 עד 17

1.2 מ”מ עובי לקטרים 18 עד 26

עומק החריץ בו הטבעות ממוקמות, קטן מאוד! אפילו מפתיע!!

עשירית על צד (שתי עשיריות על קוטר) ל 5 מ”מ קוטר נומינלי.
שתי עשיריות המ”מ על צד (4 על קוטר) ל 10 מ”מ קוטר נומינלי.
חמש עשיריות המ”מ על צד (1 מ”מ על הקוטר) ל 20 מ”מ קוטר נומינלי.

הכוחות הציריים שטבעת כזו יכולה לשאת הם עצומים, בהתחשב בחריץ הקטן:
380   ניוטון לקוטר נומינלי 5 מ”מ!
1530  ניוטון לקוטר נומינלי 10 מ”מ!!
7700 ניוטון לקוטר נומינלי 20 מ”מ!!!

ראה  DIN471    לטבעות על ציר
ותקן     DIN472 לטבעות פנימיות בקדחים.

התקן מאד מפורט, ומראה שיש לבצע חריץ רחב יותר מעובי הטבעת עצמה (כעשירית המ”מ), והטולרנס הוא תמיד בפלוס, כך שרוחב החריץ תמיד יוכל להכיל את הטבעת. (הסטייה המותרת לעובי חומר הטבעת תמיד במינוס (h7) לתוך החומר, כלומר טבעת דקה יותר מהנומינל).

אז היכן הבעיה?
אם נקפיד לתת מידות לפי התקן, הכל יהיה בסדר.

כן, אבל…….
תלוי איך ייתן המתכנן את המידות לחריץ עצמו ביחס לכתף הנגדית:

אפשר לתת את המידות לפחות בשתי צורות שונות.
האם יש דרך אחת נכונה והאחרת לא?

כן!!

הדוגמא בצד שמאל נכונה, ויש לתת טולרנס +0.1

להלן דוגמא (קצת מורכבת) למתן מידות לטבעת סגר:

 

בהתאם לדרישות התקן לציר קוטר 30 .

נכון, אפשר היה לתת למידה 48.4 טולרנס עשירית בפלוס:    48.4+0.1
ורוחב החריץ:1.6+0.1   אך, מתן המידות, כפי שניתן בשרטוט, מבטיח את הרכבת הטבעת בחריץ, לא יכול להיות מצב שישאר גלוי רק חלק מהחריץ שהוא קטן מעובי הטבעת.  במקרה זה 1.5 מ”מ.

ההרכבה נראית ב”סוליד”  ובשרטוט בסדר:

אך יש לחשב את שרשרת המידות והצטברות הטולרנסים בחישוב ידני או בעזרת טבלה אלקטרונית (EXCELL).

 

אם התכנון נכון,בהרכבה, שדה הטולרנס של מידת החריץ, לא יתווסף לחופש האקסיאלי של ההרכבה:

אז על מה יש להקפיד כשמתכננים הרכבה בעזרת טבעת סגר?

  • מתן מידות מתוכנן ומוקפד, כדי להבטיח את ההרכבה, ובדיקת שרשרת המידות
  • בזמן ההרכבה, יש לוודא שהטבעת יושבת בחריץ ומהודקת על הצוואר בלחץ קל – ניתן לוודא ע”י סיבוב של הטבעת במקומה והרגשת החיכוך

 

לסיכום

  • טבעות סגר מהוות הרכבה חופשית (לא הדוקה), ולכן מתאימות רק למקומות שאפשר לחיות עם חופש צירי של עשירית או שתים
  • טבעות סגר הן פתרון פשוט, קל וזול, לנעילה צירית או לבנית “כתף” על גל
  • פתרון זה הוא פשוט וזול אך תלוי במיומנות העובד. אם העובד יפסק או יכווץ את הטבעת מעבר לתחום האלסטי שלה, ההרכבה עלולה להיכשל ולגרום לנזק עצום

כפי שיכולתם ללמוד מהמאמר, כדי למנוע כשלים במערכות הכוללות חיבור בעזרת טבעת סגר, יש להקפיד על פרטים רבים בעת התכנון, הייצור וההרכבה. השיטה טובה, פשוטה וזולה אך תלויה בגורמים רבים שיש לוודא שכולם בסדר ותקינים.

עכשיו תורכם

עד כאן ציידתי אתכם בטיפים להבטחת חיבור טבעת סגר מפני כשל המערכת כולה. מכאן הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? איזה טיפ הייתם מוסיפים מעבר לטיפים שבמאמר? אנא, שתפו אותנו פה למטה, בתגובות, כדי שכולנו נלמד ונצמח ביחד.

הצעד הבא שלכם לתכנון מוצלח

אהבתם? שתפו את המאמר עם חברים וקולגות.

רוצים לקבל ממני עוד הרבה טיפים מועילים, עקרונות מנחים והדרכה מעשית בנושאים שונים ומגוונים בהנדסת מכונות? במיוחד בשבילכם כתבתי את מדריך הבזק “הנדסה בחקירה” ובו ניתוח עומק של 7 כשלי תכנון בסיסיים שהובילו לאסונות ענק.   להורדת המדריך במתנה ממני ולגמרי בחינם – לוחצים כאן.

 

אודות משה קלמן

אינג' משה קלמן, בוגר לימודי הנדסת מכונות בטכניון במגמת אנרגיה, ובעל תואר שני במנהל עסקים, מהאוניברסיטה העברית בירושלים, מביא אתו ניסיון עשיר של כ-40 שנה בתחומי הנדסה שונים ומגוונים. את הניסיון העצום שצבר, יצק לתוך מגוון תכניות הדרכה למהנדסים בהתאמה לצורכי הארגון.

להורדה בחינם של מדריך הבזק "הנדסה בחקירה" שבו אסף דוגמאות של כשלים קטסטרופליים שנבעו מהזנחה של עקרונות הנדסיים בסיסים – לחצו על הקישור "כן, אני רוצה ללמוד מניסיונם של אחרים"

7 תגובות

  1. עמוס הגב

    הי,
    כמו תמיד – מעניין ומקצועי.
    בהצלחה

  2. אנטון הגב

    אמצעים זולים נוספים לקיבוע ציר:
    1. לפנות שטח בציר ולסגור עם פלטה חיצונית (או שניים – משני הצדדים), כך הציר לא ייצא מהמקום ולא יסתובב.
    2. R-Clip.
    3. פין קיבוע \ פין קפיצי.
    4. הברזה בציר, לאורכו וסגירה עם בורג וטבעת (שייבה).

  3. עידית הגב

    ללא ספק – מקצוען, יסודי, שופע ידע ומאוד מאוד מחובר למציאות. אם הייתי מחפשת מורה דרך להתנהלות הנדסית מקצועית יותר – אתה, ללא ספק, תהיה הבחירה הראשונה והאולטימטיבית! תודה על אוצרות הידע!!!

השארת תגובה