تفاوت خار فنری داخلی و خارجی چیست؟ تحلیل جامع مکانیسم‌های تثبیت در صنعت

خار فنری خارجی با انقباض روی شفت نصب می‌شود و قطعات را از بیرون مهار می‌کند، در حالی که خار داخلی با انبساط در سوراخ، تثبیت داخلی فراهم می‌آورد. این تفاوت در جهت نیرو خارفنری، ابزار نصب و ظرفیت بار، انتخاب را بر اساس نیاز مهندسی تعیین می‌کند.

خار فنری داخلی و خارجی چه تفاوتی دارند؟

تمایز اصلی بین این دو قطعه در هندسه‌ی آن‌ها و جهت اعمال نیروی فنری نهفته است. خارها از فولاد فنری ساخته شده‌اند و همواره تلاش می‌کنند به قطر آزاد (Free Diameter) اولیه خود بازگردند؛ این تمایل نیروی نگه‌دارنده حیاتی را تولید می‌کند.

• خار خارجی (External Circlip)، که برای نصب روی شفت‌ها طراحی شده، قطر آزاد کوچکتری از قطر شفت دارد. در نتیجه، پس از نصب، خار دائماً نیروی انقباضی به داخل اعمال می‌کند و محکم در شیار شفت می‌نشیند. این فرآیند، قطعات را از حرکت به بیرون شفت باز می‌دارد.
• خار داخلی (Internal Circlip)، برای نصب درون سوراخ‌ها یا محفظه‌ها استفاده می‌شود و قطر آزاد آن بزرگتر از قطر سوراخ است. این طراحی به خار اجازه می‌دهد پس از فشرده‌سازی و نصب، تمایل به انبساط داشته باشد و با فشار آوردن به دیواره شیار داخلی، قطعات را درون محفظه نگه دارد.
  خار خارجی مانند خار رینگی DIN 5417خار بی‌سر روی شفت نصب شده و قطعات را نگه می‌دارد. در کنار مدل‌های داخلی و خارجی، نوع خار فنری هلالی نیز در مکانیزم‌های چرخان کاربرد فراوانی دارد. خار فنری چشمی DIN 472 و خار سه گوش DIN 6799  برای نصب داخلی نمونه‌ای از پرکاربردترین خارهای DIN در تجهیزات صنعتی است.

به عبارت ساده، خار خارجی با جمع شدن و خار داخلی با باز شدن کار خود را انجام می‌دهند. این مکانیسم متضاد، مستقیماً به ابزار و فرآیند نصب مرتبط می‌شود.

همچنین برای آشنایی با انواع خار فنری، می‌توانید مقاله‌ی دیگر سایت را مطالعه کنید.

هرکدام در کجا استفاده می‌شوند؟

محیط عملیاتی و نیاز به مهار محوری، محل استفاده هر نوع خار را تعیین می‌کند. خارها در جایی به کار می‌روند که نیاز به جلوگیری از حرکت جانبی یک قطعه بر اثر لرزش، شوک یا نیروی چرخشی باشد.

خار فنری خارجی به دلیل ماهیت کارکردی‌اش در موقعیت‌هایی استفاده می‌شود که حرکت یک قطعه را روی یک محور مرکزی مهار می‌کند. رایج‌ترین کاربردها شامل تثبیت پولی‌ها و کوپلینگ‌ها روی شفت‌های انتقال نیرو، مهار بلبرینگ‌ها روی شفت موتور، و استفاده در سیستم‌های اکسل و دیفرانسیل خودرو است.

خار فنری داخلی وظیفه نگه‌داشتن قطعات از داخل را بر عهده دارد. از این رو، کاربرد آن بیشتر در فضاهای بسته‌مانند محفظه‌ها، سیلندرها و بوش‌ها مشاهده می‌شود. مثال‌های شاخص عبارتند از: تثبیت بلبرینگ‌ها در بدنه هوزینگ گیربکس، مهار پیستون‌ها و واشرها در سیلندرهای هیدرولیک، و تثبیت اجزای داخلی پمپ‌ها. در محیط‌های پرفشار مانند سیستم‌های هیدرولیک یا پنوماتیک، نوع طراحی خار فنری هیدرولیک اهمیت بیشتری داردید.

ارزیابی: انتخاب محل استفاده همیشه بر اساس اصول مهندسی است: آیا نیاز به مهار قطعه از خارج است یا از داخل؟ این پرسش مسیر انتخاب را مشخص می‌کند.

کدام نوع برای کاربر مناسب‌تر است؟

مناسب بودن هر خار، فراتر از ظاهر، به ظرفیت تحمل بار محوری (Thrust Load Capacity) در شرایط عملکردی سخت بستگی دارد. این تحلیل یکی از پیچیده‌ترین بخش‌های مقایسه خار فنری داخلی و خارجی است.

به طور کلی، خار خارجی به دلیل شکل هندسی و جهت نیروی انقباضی، اغلب مقاومت بیشتری در برابر بیرون آمدن از شیار تحت بار محوری شدید از خود نشان می‌دهد. نیروی محوری در خار خارجی به گونه‌ای اعمال می‌شود که تمایل به تشدید انقباض آن دارد.

در مقابل، خار داخلی در معرض بارهای محوری سنگین، اندکی مستعد خمش و تغییر شکل در نقاط انتهایی خود است که می‌تواند ظرفیت تحمل بار آن را در مقایسه با نوع خارجی با ضخامت مشابه، کاهش دهد.

تأکید بر تلرانس شیار و اثرات آن

پایبندی به تلرانس‌های دقیق، تضمین‌کننده نهایی استحکام خار است. استانداردهای DIN مانند DIN 471 و DIN 472، تلرانس‌های بسیار دقیقی را برای عمق و عرض شیار مشخص می‌کنند. اگر شیار شفت یا سوراخ با این استانداردها همخوانی نداشته باشد، خار به درستی نصب نخواهد شد.

در این حالت، نیروی شعاعی (Radial Force) که خار باید برای نشستن محکم در شیار اعمال کند، کاهش یافته و در نتیجه، ظرفیت تحمل بار محوری به شدت تضعیف می‌شود. متخصصان می‌دانند که تلرانس نامناسب شیار، رایج‌ترین دلیل شکست زودهنگام خار است.

نقل قول از سایت rotorclip:

“The internal ring is compressed to less than its free diameter, whereas the external ring is spread more than its free diameter.”

 “حلقه داخلی به کمتر از قطر آزاد خود فشرده می‌شود، در حالی که حلقه خارجی بیش از قطر آزاد خود باز می‌شود.”

از نظر نصب، قیمت و دوام چه تفاوتی دارند؟

جنبه‌های عملیاتی، اقتصادی و دوام، سه فاکتور نهایی در ارزیابی کاربردی این قطعات هستند. مهم‌ترین تفاوت عملیاتی، به ابزار مورد نیاز برمی‌گردد. این مسئله به اندازه‌ای مهم است که استفاده از ابزار نادرست، خار را غیر قابل استفاده می‌کند.

الزامات ابزاری و تأثیر آن بر نصب

انتخاب ابزار مناسب برای هر نوع خار، یک ضرورت فنی است. این امر به صورت زیر خلاصه می‌شود:

• ابزار برای خار خارجی: باید از انبر خار باز کن (External Circlip Plier) استفاده شود. این انبرها دارای مکانیسم عادی هستند، به این معنی که با فشار دادن دسته، نوک‌ها باز می‌شوند. این فرآیند برای گشاد کردن خار خارجی جهت نصب روی شفت الزامی است.
• ابزار برای خار داخلی: باید از انبر خار جمع کن (Internal Circlip Plier) استفاده شود. این انبرها دارای مکانیسم معکوس هستند و با فشار دادن دسته، نوک‌ها به هم نزدیک می‌شوند و خار را فشرده می‌کنند. این فرآیند برای جمع کردن خار داخلی جهت ورود به سوراخ حیاتی است.

از منظر اقتصادی، خار فنری داخلی و خارجی در سایزها و جنس‌های استاندارد قیمت‌های تقریباً یکسانی دارند. دوام هر دو نوع نیز در صورت نصب صحیح و استفاده در محدوده بارهای مجاز، بسیار بالا است. لازم به ذکر است که پوشش‌های سطحی مانند فسفاته یا گالوانیزه برای مقاومت در برابر خوردگی، یک عامل حیاتی در دوام بلندمدت در محیط‌های مرطوب یا شیمیایی هستند.

برای درک بهتر تفاوت میان انبر خار بازکن و خار جمع‌کن و انتخاب ابزار صحیح برای هر نوع خار، پیشنهاد می‌شود مقاله‌ی تفاوت خار بازکن و خار جمع‌کن را مطالعه کنید.

جدول مقایسه فنی و عملیاتی خار فنری

برای جمع‌بندی دقیق و تسهیل مقایسه، جدول زیر جزئیات فنی و عملیاتی دو نوع خار را نشان می‌دهد:

نتیجه‌گیری و اصول انتخاب صحیح

نتیجه‌گیری نهایی این تحلیل روشن است: تفاوت خار فنری داخلی و خارجی یک تصمیم صفر و یک در طراحی است که کاملاً به جهت مهار قطعه بستگی دارد. این انتخاب نه بر اساس برتری ذاتی یک نوع بر دیگری، بلکه بر پایه لجستیک نیروی محوری تعیین می‌شود. انتخاب نهایی زمانی کاملاً موفقیت‌آمیز است که نه تنها نوع خار، بلکه جنس آن، پوشش سطحی و مهم‌تر از همه، ابزار نصب آن به دقت انتخاب شوند. هرگونه سهل‌انگاری در رعایت تلرانس شیار یا استفاده از انبر غیراستاندارد، می‌تواند تمام محاسبات مهندسی را باطل کرده و منجر به شکست پرهزینه شود.

این اصول مهندسی حکم می‌کند که برای اطمینان از عملکرد بی‌نقص و دوام مکانیکی، متخصصان باید این نکات کلیدی را در نظر بگیرند:

• بازبینی استانداردها:  همیشه ابعاد خار و شیار را با استانداردهای رسمی DIN چک کنید. این کار تنها راه برای اطمینان از نشستن صحیح خار و به حداکثر رساندن ظرفیت بار محوری است.
• ابزار تخصصی و سلامت خار: فقط از انبرهای خار باز کن و خار جمع کن تخصصی و سالم استفاده کنید. استفاده از ابزارهای متفرقه باعث تغییر شکل پلاستیک خار شده و نیروی فنری حیاتی آن را تضعیف می‌کند.
• انتخاب مواد هوشمندانه: جنس خار را بر اساس محیط عملیاتی انتخاب کنید. به عنوان مثال، در محیط‌های خورنده، استفاده از فولاد ضد زنگ یک الزام است، نه یک انتخاب لوکس.

برای سیستم‌هایی که نیاز به انتقال گشتاور و مقاومت بالا دارند، بهتر است به جای خارهای فنری از خار چهارپهلو فولادی DIN-6885 استفاده شود.

دلتامتال با ارائه مجموعه‌ای کامل از خارهای فنری استاندارد و ابزارهای تخصصی خار باز کن و خار جمع کن با کیفیت ممتاز، این اطمینان را به متخصصان می‌دهد که ابزارهای آن‌ها کاملاً با استانداردهای DIN مطابقت دارد و از مونتاژهای خود در برابر شکست‌های ناخواسته محافظت می‌کنند. برای تأمین قطعات و ابزارهای فنی مورد نیاز خود، با دلتامتال در تماس باشید.

سوالات متداول تفاوت خار فنری داخلی و خارجی

1.کدام خار برای شفت مناسب‌تر است؟

خار خارجی، برای مهار قطعات روی محور مرکزی مانند بلبرینگ موتور.

2.ابزار نصب خار داخلی چیست؟

انبر جمع‌کن، که با فشار نوک‌ها را بسته و خار را فشرده می‌کند.

3.ظرفیت بار خار خارجی بیشتر است یا داخلی؟

معمولاً خارجی بیشتر، به دلیل مقاومت بهتر در برابر بار محوری شدید.

4.استانداردهای تلرانس شیار برای این خارها چیست؟

DIN 471 برای خارجی و DIN 472 برای داخلی، برای نشستن محکم.

5.چرا تلرانس شیار مهم است؟

تلرانس نامناسب باعث کاهش نیروی شعاعی و شکست زودهنگام می‌شود.

منبع:

www.rotorclip.com