Ang bawat sinulid na fastener joint ay nahaharap sa parehong kaaway sa buhay ng serbisyo nito: unti-unting pagkawala ng puwersa ng pag-clamping na dulot ng vibration, thermal cycling, o surface settling. Ang mga lock washer ay binuo upang labanan ang pagkawala na iyon sa pamamagitan ng pagbuo ng spring pressure at, sa mga disenyong may ngipin, sa pamamagitan ng paghuhukay sa mga ibabaw ng isinangkot upang labanan ang pag-ikot. Sa loob ng pamilyang may ngipin, dalawang geometry ang nangingibabaw sa mga katalogo ng hardware sa industriya at consumer: ang panlabas na tooth lock washer , na may mga ngipin na nakabaluktot palabas sa paligid ng gilid, at ang panloob na panghugas ng lock ng ngipin , na may mga ngipin na naka-anggulo sa loob patungo sa bore. Parehong nagagawa ang parehong malawak na gawain, ngunit ang paglalagay ng mga ngipin na iyon ay nagbabago kung paano inilalapat ang puwersa, kung saan nangyayari ang pakikipag-ugnay, at kung aling mga joint ang pinakaangkop sa bawat disenyo.
Ang pagkakaibang ito ay higit na mahalaga kaysa sa unang paglitaw nito. Ang isang fastener engineer na pumipili sa dalawa ay hindi pumipili ng cosmetic variant; pinipili nila kung saan sa mukha ng washer magaganap ang kagat, kung gaano kalaki ang mamarkahan sa ibabaw ng isinangkot, at kung paano kumikilos ang washer sa ilalim ng paulit-ulit na torque at vibration. Ang pag-unawa sa paglalagay ng ngipin, pamamahagi ng pagkarga, at layunin ng disenyo ay nagbibigay-daan sa isang bumibili o taga-disenyo na itugma ang tamang washer sa tamang joint sa halip na mag-default sa alinmang bahagi na nasa istante.
Ang pagkalito sa pagitan ng dalawang disenyo ay mauunawaan dahil, mula sa malayo, pareho ang hitsura ng isang metal na singsing na may ngipin na may ngipin. Lamang kapag ang isang tao ay pumili ng isa at iikot ito sa liwanag na ang direksyon ng mga ngipin ay nagiging malinaw, at kahit na pagkatapos, ang mga praktikal na kahihinatnan ng direksyon na iyon ay hindi palaging intuitive nang walang ilang background sa kung paano ang clamped joints aktwal na nabigo. Ang isang bolted o screwed joint ay bihirang lumuwag dahil ang fastener mismo ay nag-aalis ng tornilyo sa sarili nitong pagsang-ayon sa ilalim ng hindi nagbabago, hindi nagbabagong pagkarga. Mas madalas, ang pag-loosening ay nagsisimula sa kaunting paggalaw sa pagitan ng fastener head, washer, at ibabaw sa ilalim nito, na kadalasang na-trigger ng vibration, thermal expansion at contraction, o bahagyang pag-aayos ng mga naka-clamp na materyales sa ilang sandali pagkatapos ng pagpupulong. Sa sandaling lumitaw ang unang hiwa ng paggalaw, ang alitan sa mga ibabaw ng isinangkot ay bumaba nang sapat para magsimulang umikot ang pangkabit sa maliliit na pag-igting, at ang bawat pagtaas ay magsasama-sama hanggang sa ang magkasanib ay masusukat na mawalan ng puwersa ng pag-clamping.
Ang mga may ngipin na lock washer ay nakakaabala sa hanay ng mga kaganapan sa pamamagitan ng pagbibigay sa magkasanib na lugar ng pagbili ng makina bilang karagdagan sa alitan na kung hindi man ay ginagawa ang lahat ng gawain. Sa halip na umasa na lang sa alitan sa ibabaw sa pagitan ng ulo ng bolt at ng washer, o ng washer at substrate, ang mga ngipin ay pisikal na kumagat sa magkabilang ibabaw, na lumilikha ng maliliit na mekanikal na interlock na lumalaban sa pinakaunang sliver ng rotational motion bago ito magsimula. Dahil ang unang sliver ng paggalaw ay kung ano ang nagsisimula sa pag-loosening cascade, ang paghinto nito nang maaga ay may napakalaking epekto sa pangmatagalang pagiging maaasahan ng pinagsamang kumpara sa kung ano ang maaaring ipahiwatig ng maliit na sukat ng mga ngipin.
Ang pangunahing pisikal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng washer ay simpleng sabihin ngunit may malawak na mga kahihinatnan. Ang panlabas na tooth washer ay may mga ngipin na nabuo sa kahabaan ng panlabas na diameter nito, na baluktot upang ang bawat ngipin ay nagpapakita ng isang matalim na gilid na bahagyang anggulo sa labas ng washer plane. Pinipitik ng panloob na tooth washer ang kaayusan na iyon: ang mga ngipin ay nakatatak sa kahabaan ng inner diameter, malapit sa bolt shank o screw body, at anggulo sa loob.
Dahil ang panlabas na tooth washer ay kumagat sa panlabas na gilid, nagkakaroon ito ng mas malawak na bilog ng contact laban sa ibabaw ng bearing sa ilalim ng bolt head o nut. Ang mas malawak na bilog na iyon ay kumakalat ng paglaban sa pag-ikot sa isang mas malaking arko, na kadalasang nakakatulong sa mga patag, mas malambot na materyales gaya ng mga sheet metal enclosure, pininturahan na mga panel, o mas magaan na alloy na housing. Ang panloob na tooth washer, sa kabaligtaran, ay itinutuon kaagad ang kagat nito sa paligid ng shank, na nagpapanatili sa panlabas na mukha ng washer na medyo walang marka at kadalasang mas pinipili kung saan mahalaga ang nakikitang surface finish sa paligid ng fastener, tulad ng sa mga panel na pangdekorasyon, appliance housing, o mga kasukasuan kung saan ang panlabas na gilid ay nakaupo malapit sa isa pang bahagi at hindi matitiis ang mga nakausli na ngipin.
Ang bilang at anggulo ng mga ngipin ay gumaganap din ng isang sumusuportang papel. Karamihan sa mga naselyohang disenyo ay naglalagay sa pagitan ng walo at isang dosenang ngipin sa paligid ng singsing, ang bawat isa ay bahagyang nakapilipit sa labas ng eroplano upang sa ilalim ng compression ay kumikilos sila tulad ng maliliit na cantilevered spring pati na rin ang mga cutting edge. Habang hinihigpitan ang fastener, ang mga ngipin ay unang patagin, nag-iimbak ng enerhiya ng tagsibol, at pagkatapos ay kumagat sa ibabaw habang ang buong puwersa ng pag-clamping ay naabot. Ang dual action na ito, part spring at part cutting edge, ang dahilan kung bakit minsan ay pinagsama-sama ang mga may ngipin na washer sa mas malawak na pamilya ng lock washer kasama ng mga split ring na disenyo, kahit na ang mekanismo ng pagluwag ng resistensya ay makabuluhang naiiba. Ang isang split ring washer ay halos ganap na umaasa sa nakaimbak na spring tension na tumutulak pabalik sa mga fastener thread, habang ang isang may ngipin na washer ay nagdaragdag ng mekanikal na kagat sa ibabaw ng anumang spring tension na ibinibigay ng proseso ng stamping.
Ang pagpili ng materyal ay nakikipag-ugnayan din sa paglalagay ng ngipin. Sa isang mas matigas na substrate tulad ng makapal na istrukturang bakal, parehong panlabas at panloob na mga disenyo ng ngipin ay mahihirapang kumagat nang malalim, at ang praktikal na pagkakaiba sa pagganap sa pagitan ng mga ito ay lumiliit dahil alinman sa disenyo ay hindi nakakakuha ng malalim na pagbili sa base na materyal. Sa isang mas malambot na substrate tulad ng aluminum sheet o isang painted enclosure panel, ang pagkakaiba ay nagiging mas malinaw, dahil ang mga ngipin ay maaaring aktwal na lumubog sa materyal sa halip na lamang ng pagmamarka sa ibabaw. Ito ay isang dahilan kung bakit itinuturing ng mga may karanasang assembler ang pagpili ng tooth washer bilang isang desisyon na tukoy sa magkasanib na sa halip na isang kumot na pamantayan na inilalapat sa bawat fastener sa isang disenyo.
Ang pamamahagi ng load ay kung saan nagiging malinaw ang mga praktikal na kahihinatnan ng paglalagay ng ngipin. Ang isang washer sa ilalim ng isang tightened fastener ay hindi lamang lumalaban sa pag-ikot; ito rin ay kumakalat ng clamping force ng bolt head o nut sa pinagbabatayan na materyal upang ang stress ay hindi tumutok sa isang maliit na punto. Ang diameter kung saan nakikipag-ugnayan ang mga ngipin ay nagbabago sa radius ng pagkalat na iyon.
Dahil ang mga panlabas na ngipin ay nasa pinakamalaking available na diameter para sa isang partikular na laki ng washer, ibinabahagi nila ang kagat sa mas malawak na circumference, na nagpapababa ng presyon sa alinmang ngipin para sa parehong puwersa ng pag-clamping. Ang mga panloob na ngipin, na nakaposisyon sa isang mas maliit na radius, ay tumutuon ng higit na puwersa sa bawat ngipin para sa parehong torque, na nagpapataas ng lokal na lalim ng kagat ngunit pinapataas din ang panganib ng pagmamarka sa ibabaw nang direkta sa paligid ng butas sa mas matigas o mas manipis na mga materyales.
Ang mga figure na ito ay naglalarawan sa halip na mga pagsukat sa laboratoryo, ngunit kumakatawan ang mga ito sa isang pattern na patuloy na sinusunod sa joint assembly practice: washers na may mas malawak na contact bite spread clamping stress sa isang mas malaking footprint, na binabawasan ang pagkakataon na ang pinagbabatayan na surface deforming o ang fastener ay lumubog sa mas malambot na materyal sa paglipas ng panahon.
Ang pamamahagi ng load ay mayroon ding pangalawang epekto na madaling makaligtaan: naiimpluwensyahan nito kung gaano kapantay ang pagkakadikit ng mga naka-clamp na bahagi sa isa't isa kapag ganap nang na-torque ang joint. Ang isang washer na itinutuon ang presyon nito sa isang makitid na singsing ay maaaring lumikha ng isang bahagyang pagkahilig sa tumba kung ang nakapalibot na ibabaw ay hindi perpektong flat, dahil ang landas ng pagkarga ay dumadaan sa isang maliit na banda ng contact sa halip na maging cushion sa isang mas malawak na lugar. Ang mas malawak na bearing footprint ay may posibilidad na mag-average ng mga maliliit na iregularidad sa ibabaw, na bahagi kung bakit ang mga panlabas na disenyo ng ngipin ay madalas na tinutukoy sa mga assemblies kung saan ang mating panel ay maaaring magkaroon ng maliit na pagkawaksi mula sa mga tolerance ng pagmamanupaktura, tulad ng mga naselyohang sheet metal cover o extruded housing section.
Gayunpaman, mayroong isang trade-off na dapat tandaan. Ang pagkalat ng load sa isang mas malawak na lugar ay nagpapababa ng peak pressure sa anumang solong ngipin, na mabuti para maiwasan ang pinsala sa ibabaw ngunit maaari ding mangahulugan ng mas mababaw na average na lalim ng kagat kumpara sa isang disenyo na nagko-concentrate ng parehong puwersa ng pag-clamping sa isang mas maliit na singsing. Ito ang pangunahing mechanical trade-off sa pagitan ng dalawang uri ng washer: ang mga panlabas na disenyo ng ngipin ay pinapaboran ang malawak, banayad na pakikipag-ugnayan na angkop sa pagprotekta sa nakapalibot na ibabaw, habang ang mga panloob na disenyo ng ngipin ay pinapaboran ang isang mas mahigpit, mas puro kagat na angkop sa paglaban sa pag-ikot sa isang mas maliit na footprint. Wala alinman sa diskarte ay pangkalahatang mas malakas; bawat isa ay palipat-lipat lamang kung saan sa kurba ng pressure-versus-area ay nakaupo ang joint.
Ang parehong disenyo ng ngipin ay pangunahing ibinebenta sa kanilang kakayahang pigilan ang pagluwag sa ilalim ng panginginig ng boses, ngunit ang paraan ng paghawak ng bawat isa sa pinalawig na pagbibisikleta ay bahagyang naiiba dahil kung saan nangyayari ang kagat kaugnay ng axis ng fastener. Ang mga ngipin na nakaposisyon na mas malapit sa bolt shank sa isang panloob na tooth washer ay mas malapit sa pivot point ng anumang rotational micro-movement, na nagbibigay sa kanila ng mechanical advantage sa early-cycle resistance. Ang mga ngipin na nakaposisyon nang mas malayo sa panlabas na tooth washer ay nakikinabang mula sa isang mas mahabang lever arm, na maaaring isalin sa mas matatag na pangmatagalang pagpapanatili kapag ang unang kagat ay napunta sa ibabaw.
Ang mga curve na ipinakita dito ay nagpapakita ng isang pangkalahatang pattern na nakikita sa maraming pinagsamang pag-aaral sa halip na isang nakapirming garantiya: ang mga panloob na tagapaghugas ng ngipin ay madalas na nagsisimula sa isang bahagyang mas malakas na maagang kagat dahil sa mas maikling braso ng lever malapit sa shank, habang ang mga panlabas na tagapaghugas ng ngipin ay may posibilidad na mas unti-unting bumababa dahil ang kanilang mas malawak na radius ng kagat ay lumalaban sa paggulong kahit na bahagyang masira ang mga indibidwal na ngipin. Walang alinman sa pattern ang gumagawa ng isang disenyo sa pangkalahatan na superior; ang tamang pagpipilian ay depende sa kung ang joint ay inaasahang makakita ng matinding maagang panginginig ng boses, tulad ng sa panahon ng paunang pagtakbo ng kagamitan, o steady na pangmatagalang pagbibisikleta, tulad ng patuloy na pagpapatakbo ng makinarya.
Ang mga washer na may ngipin ay hindi rin nilalayong magbayad para sa isang mahinang tinukoy na fastener. Kung ang diameter ng bolt o turnilyo ay maliit para sa pagkarga, o ang mga naka-clamp na materyales ay masyadong malambot upang hawakan ang torque, walang halaga ng geometry ng ngipin ang ganap na makakabawi sa mismatch na iyon. Ang mga ito ay isang refinement layered sa ibabaw ng isang kung hindi man tama ang laki ng joint, hindi isang kapalit para sa tamang fastener sizing.
Ang mga pagpipilian sa disenyo ng fastener ay bihirang bumaba sa isang pag-aari. Tinitimbang ng mga inhinyero ang tigas ng ibabaw, visibility ng natapos na joint, available na radial clearance, at inaasahang vibration profile nang magkasama. Ang talahanayan sa ibaba ay nagbubuod ng mga karaniwang punto ng pagpapasya na nakuha mula sa pagsasanay sa pangkalahatang pagpupulong.
| Pagsasaalang-alang | Panlabas na Panghugas ng Ngipin | Panloob na Panghugas ng Ngipin |
|---|---|---|
| Bite radius | Panlabas na gilid, malawak na circumference | Inner bore, malapit sa shank |
| Pagmamarka sa ibabaw | Mas malawak na singsing ng light marking | Maliit na singsing na malapit sa bore |
| Pinakamahusay sa | Malambot o manipis na mga materyales sa sheet | Mas mahirap, mas makapal na bahagi ng isinangkot |
| Nakikitang epekto ng pagtatapos | Mas kapansin-pansin sa rim | Karamihan ay nakatago sa ilalim ng ulo ng bolt |
| Karaniwang gamit | Mga panel enclosure, bracket | Mga terminal ng kuryente, maliliit na pagtitipon |
| Kailangan ng clearance | Nangangailangan ng rim space | Umaangkop sa mas mahigpit na mga lugar ng bore |
Ang mga enclosure at structural bracket, na kadalasang gawa mula sa mas manipis na sheet stock, ay nakasandal sa mga panlabas na disenyo ng ngipin dahil ang mas malawak na kagat ay kumakalat ng puwersa ng pang-clamping nang hindi nababago ang panel. Ang mga de-koryenteng terminal at mga compact na housing, kung saan ang nakikitang mukha ay dapat manatiling malinis at ang espasyo sa paligid ng butas ay limitado, nakahilig sa panloob na mga disenyo ng ngipin. Ang alinman sa pattern ay isang mahigpit na panuntunan; sinasalamin nito ang pangkalahatang lohika na gumagabay sa pagpili kapag naunawaan ang dalawang mekanikal na pag-uugali.
Ang grounding at bonding joints ay isa sa mga mas karaniwang lugar kung saan lumalabas ang mga tooth washers sa labas ng general structural fastening. Dahil ang mga ngipin ay pumutol sa magaan na oksihenasyon sa ibabaw habang sila ay kumagat, ang parehong mga disenyo ay karaniwang tinutukoy sa mga aplikasyon ng pagbubuklod, na ang pagpili ay karaniwang hinihimok ng magagamit na espasyo sa paligid ng terminal lug.
Ang isang numero ay bihirang nagsasabi ng buong kuwento ng isang bahagi ng fastener, kaya ang paghahambing ng maraming katangian ay kadalasang mas kapaki-pakinabang sa panahon ng proseso ng pagpili. Ang radar chart sa ibaba ay nag-plot ng limang attribute na karaniwang tinitimbang sa isa't isa: vibration resistance, surface protection, edge bite strength, ease of alignment during assembly, at general cost efficiency sa tipikal na dami ng produksyon.
Ang mga panlabas na tagapaghugas ng ngipin ay may posibilidad na mas mataas ang marka sa vibration resistance at cost efficiency, dahil ang mas malawak na bite radius ay lumalaban sa pagluwag nang maayos at ang proseso ng stamping para sa mga panlabas na ngipin ay karaniwang mas simple sa volume. Ang mga panloob na tagapaghugas ng ngipin ay may posibilidad na mas mataas ang marka sa proteksyon sa ibabaw at kadalian ng pagkakahanay, dahil ang mas maliit na panlabas na profile ay nagpapanatili sa gilid na malinaw sa nakapaligid na hardware at ang mga ngipin ay mas natural na nakasentro sa paligid ng shank sa panahon ng pagpupulong. Ang lakas ng kagat ng gilid ay malapit sa pagitan ng dalawa, na ang kalamangan ay nagbabago depende sa tigas ng materyal na isinangkot.
Ang pagbabasa ng tsart na tulad nito ay pinakakapaki-pakinabang kapag ang mga katangian ay natimbang ayon sa partikular na pinagsamang idinisenyo sa halip na itinuturing na pantay na mahalaga sa bawat aplikasyon. Ang isang taga-disenyo na nagtatrabaho sa isang panlabas na structural bracket, kung saan ang vibration resistance at pangmatagalang pagiging maaasahan ay higit sa mga alalahanin sa kosmetiko, ay natural na sandal sa mga katangian kung saan ang mga panlabas na disenyo ng ngipin ay mas mataas ang marka. Ang isang taga-disenyo na nagtatrabaho sa isang compact electronic enclosure, kung saan ang nakikitang tahi sa paligid ng bawat turnilyo ay mahalaga sa tapos na produkto at ang available na radial space ay masikip, ay magpapabigat ng proteksyon sa ibabaw at kadalian ng pagkakahanay at sa halip ay sandal sa mga panloob na disenyo ng ngipin. Ang tsart ay isang panimulang punto para sa pag-uusap na iyon, hindi isang pangwakas na hatol, dahil ang mga tunay na proyekto ay karaniwang nagbabalanse ng ilan sa mga katangiang ito laban sa isa't isa nang sabay-sabay sa halip na mag-optimize para sa isa lamang.
Ang pagpili ng tamang geometry ng ngipin ay kalahati lamang ng matagumpay na joint. Binabawasan ng ilang praktikal na pagsusuri ang pagkakataong hindi gumana ang washer kapag na-install:
Ang mga pagsusuring ito ay karaniwang kasanayan sa pangkalahatang gawaing pagpupulong at nalalapat anuman ang geometry ng ngipin sa huli ay napili. Ang paglaktaw sa mga ito ay isang mas madalas na dahilan ng joint loosening kaysa sa pagpili ng maling uri ng washer sa unang lugar.
Karaniwang ginagamit ang mga ito nang paisa-isa sa halip na isinalansan, dahil ang bawat isa ay idinisenyo na upang magbigay ng sapat na kagat sa sarili nitong at ang pagsasalansan ay nagdaragdag ng hindi kinakailangang magkasanib na taas nang walang proporsyonal na pakinabang sa paghawak ng kapangyarihan.
Pangunahing nakakaapekto ang paglalagay ng ngipin sa kung paano ibinabahagi ang puwersa ng pang-clamping kapag masikip ang fastener kaysa sa torque na kinakailangan upang maabot ang puwersa ng pag-clamping na iyon, kahit na maaaring mangyari ang bahagyang mas mataas na friction habang nagsisimulang kumagat ang mga ngipin.
Maaari silang gamitin sa mga pinahiran na ibabaw, ngunit ang mga ngipin ay karaniwang masisira sa patong sa mga contact point, na inaasahang pag-uugali dahil ang kagat ay nakasalalay sa pag-abot sa base na materyal sa ilalim.
Ang mga panloob na tagapaghugas ng ngipin ay mas madaling nakasentro sa sarili sa paligid ng bolt shank, na maaaring bahagyang mapabilis ang pagkakahanay sa panahon ng paulit-ulit na pagpupulong kumpara sa panlabas na rim contact ng mga panlabas na disenyo ng ngipin.
Binabawasan ng mga ito ang posibilidad na kumalas mula sa panginginig ng boses ngunit hindi ito kapalit ng mga compound na nagla-lock ng sinulid sa mga joints kung saan ang pagpapanatili ng kemikal ay partikular na kinakailangan ng application.
