Sicherungsring DIN 471 für Wellen
Der Sicherungsring ist das wohl bekannteste und meistverwendete Normteil überhaupt. Wissenswerte über die technische Auslegung dieser Teile und deren Beschaffung soll dieser Ratgebertext vermitteln.
Sicherungsringe werden sowohl für Bohrungen als auch für Wellen angeboten. Sicherungsringe für Wellen sind auch als 'Wellensicherungs-' oder 'Halteringe' bekannt. Es sind Normteile, die andere Maschinenteile wie Lager, Räder, Kettenräder etc. sicher fixieren.
Ein Beispiel für einen typischen Anwendungsfall ist dieser: Ein Zahnrad soll auf einem abgesetzten Wellenzapfen montiert werden. Die Momentübertragung übernimmt eine Passfeder. Damit das Zahnrad auf dem Wellenzapfen in der Lage fixiert wird, soll ein Sicherungsring verwendet werden. Dazu wird in die Tabelle der DIN 471 für Wellensicherungsringe anhand des Wellendurchmessers der entsprechende Typ ausgewählt. Gleichermaßen erhält man auch aus dieser DIN-Tabelle die Abmaße der Ring-Nut, wonach der Wellenzapfen spanend bearbeitet wird.
Sicherungsringe werden sowohl in der allgemeinen Maschinenwelt als auch in der Motorentechnik, Feinmechanik und im Schwermaschinenbau eingesetzt. Diese Sicherungsringe sind sehr bewährte Normteile und zeichnen sich durch die einfache Montage und durch die rasche Ersatzteilbeschaffung aus.
Wie bereits erläutert, wird bei den Sicherungsringen zwischen Wellen- und Nabensicherung (bei Bohrungen) unterschieden. Folgende Erläuterung beschreibt zunächst die Möglichkeiten der Wellensicherung. Absolut wichtig für de technische Auslegung und Beschaffung und auch hilfeich für den Praktiker vor Ort.
Was genau sind Sicherungsringe?
Sicherungsringe sind Elemente (Normteile) zur Sicherung der axialen Lage von Maschinenteilen. Genormt sind Sicherungsringe nach der DIN 471. Es sind einseitig geschlitzte Stahlringe mit rechteckigem Querschnitt und zwei Ösen am Schlitz. Bei kleineren Sicherungsringen sind statt der zwei Ösen an den Enden meistens zwei Halbbohrungen vorgesehen. Die Sicherungsringe werden in umlaufende Nuten mit rechteckigen oder einseitig abgeschrägten Querschnitt gehalten.
Sicherungsringe sind vorwiegend aus Federstahl hergestellt. Das heißt, sie sind meist gehärtet, angelassen und phosphatiert. Durch ihre besondere Form bleiben die Sicherungsringe nach dem Einbau rund und klemmen sich in die dazugehörige Ring-Nut fest.
Die Funktionsweise
Der eigentliche Sicherungsring für Wellen benötigt eine Nut in der Welle. Das heißt, sie sichern meist durch Formschluss und begrenzen dadurch teilweise als Führungselement das axiale Spiel. Sinnbildlich kann man sagen, dass Sicherungsringe fast 'künstliche axialbelastbare Schultern' bilden. Kurzgesagt: Sicherungsringe lassen sich leicht einstecken, nehmen aber große Axialkräfte auf!
Die Belastbarkeit
Sicherungsringe werden in Ringnuten eingesetzt und nehmen große Axialkräfte auf. Man muss wissen, dass die übertragenen Axialkräfte auch von folgenden Faktoren abhängig sind:
- Größe der Anlagefläche in den Nuten
- Wellenwerkstoff
Die Anhaltswerte für die Tragfähigkeit von Sicherungsringen nach DIN 471 schwanken je nach Anwendungsfall und Umgebungsbedingungen. Folgende Angabe sollen nur eine Orientierung darstellen. Genaue Werte kann der Hersteller von Sicherungsringen bieten. Angaben nach Wellendurchmesser D:
- D von 10mm: ca. 1,6 kN
- D von 40mm: ca. 40,0 kN
- D von 100mm: ca. 140,0 kN
Dabei ist die zulässige Flächenbelastung der Wellennut immer zu beachten! In den Nuten können hohe Kerbwirkungen auftreten. Deshalb Wellensicherungsringe immer am Rand oder Wellenende anzuordnen. Kerbwirkung bedeutet hier die Spannungserhöhung durch Querschnittsänderung. Um ein Umstülpen der Sicherungsringe zu verhindern, kann die Anlagefläche vergrößert werden. Dazu verwendet man Stützscheiben nach DIN 988 und/oder Sicherungsringe mit Lappen nach DIN 983 und DIN 984.
Die "Verwandtschaft" der Sicherungsringe
Neben den eigentlichen Sicherungsringen gibt es je nach Verwendungszweck noch verschiedenartige Sicherungselemente:
Die Norm DIN 471 der Sicherungsringe für Wellen
Sicherungsringe sind genormt., d.h. es sind DIN-Teile. In der DIN 471 sind die Sicherungsringe für Wellen festgehalten. Will heißen: hier ist die Regelausführung und sowohl auch die schwere Ausführung definiert. In der DIN 471 sind der Einbauraum der Sicherungsringe und auch die genauen Abmessungen der Wellenut festgehalten. Diese Angaben sind auch für die Fertigung der Welle notwendig. Ferner ist in der DIN 471 noch die genaue Bezeichnung der Sicherungsringe aufgeführt.
Die genaue Bezeichnung der Sicherungsringe, wichtig für die Beschaffung
Hier ein Beispiel für einen Sicherungsring (Regelausführung) für Wellendurchmesser 40mm: Sicherungsring DIN 471-40-1,75 (Anmerkung: 1,75 mm bedeutet die Ringstärke vom Sicherungsring).
Bei der Nachbestellung von Sicherungsringen für Wellen entsprechend dieser DIN-Norm sind folgende Angaben notwendig: Wellen- oder Zapfenaußendurchmesser an der Nut sowie die Dicke vom Sicherungsring. Beispiel: Außendurchmesser 40 mm und Dicke ca. 1,8 mm. Mit diesen Angaben ist es kein Problem mehr, den richtigen Sicherungsring nachzubestellen.
Denn anhand der Auswahlliste für Sicherungsringe für Wellen gehen diese beiden Angaben in die Bestellbezeichnung ein. Wenn kein Sicherungsring mehr vorhanden ist, kann anhand des Außendurchmessers der Welle und der Nutbreite auf den richtigen Wellensicherungsring gestoßen werden. Beispiel: Gemessener Außendurchmesser der Welle 40 mm und Nutbreite ca. 1,9 mm. Zu wissen ist das die Nutbreite immer 0,1 mm größer ist als die Dicke vom Wellensicherungsring. D.h., für unser Beispiel müsste der Wellensicherungsring ca. 1,8 mm dick sein. Folgedessen handelt es sich um einen Wellensicherungsring 40-1,75 nach DIN 471 der Regelausführung.
Die genaue Angabe der Nut, wichtig für die Fertigung und Funktion
Die Nut zur Aufnahme der Sicherungsringe für Wellen wird in der Fertigungszeichnung dargestellt und bemaßt. Alle Angaben wie auch Passungen und Mindestabstand zum Wellenende sind in der Tabelle DIN 471 festgehalten. Anmerkung: Die Nutbreite nach DIN ist hier immer schon mit 0,1 mm größer angegeben als die Materialdicke vom Sicherungsring.
Die Montage der Sicherungsringe.
Sicherungsringe können nur zuverlässig funktionieren, wenn sie richtig montiert sind. Beim Montieren werden sie meist höher beansprucht als im Betrieb später. Der Einbau und auch der Ausbau der Sicherungsringe erfolgt mit einer Montagezange. Diese Montagewerkzeuge sind genormt nach der DIN 5254 bzw. DIN 5256. Mithilfe der Zange werden die Wellensicherungsringe aufgedehnt und entsprechend eingesetzt.
Dabei ist bei der Konstruktion grundsätzlich auf ausreichende Zugänglichkeit zuachten! Für jeden einzelnen Sicherungsring sollte auch die richtige Zange verwendet werden. Bei unzulässig hoher Verschmutzung ist die Welle mit Sprühreiniger, Bürste und Lappen zu reinigen. Nur so ist sichergestellt das sich die Ringnut nicht mit Schmutzresten auffüllt, wenn der Sicherungsring aufgeschoben wird.
Die "Mitspieler" der Sicherungsringe für Wellen
Zum Spielausgleich zwischen Sicherungsring und Maschinenteil und zu deren genauen Lagebefestigung haben sich Passscheiben nach DIN 988 bestens bewährt. Diese sollen dann den gleichen Auslegungsdurchmesser haben wie die Sicherungsringe.
Die Lieferung der Sicherungsringe.
Die offenen Sicherungsringe neigen in Tüten oder Kartons zum Verhaken. Da diese Entnahme oft langwierig und lästig ist, empfielt sich die Anliefeung in gestapelter Ausführung.
Weitere Links zum Thema
Mit diesem Thema in Beziehung stehen auch die Suchbegriffe Sprengring, Sicherungsring mit Lappen und Sicherungsring für Bohrungen aus unserer Kategorie Sicherungsring.
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