Trend spojovacieho materiálu ako mechanického základu je od štrukturálneho spojenia po funkčný spojovací prvok. S rozvojom automobilového priemyslu, vysokorýchlostných železníc, letectva a ďalších priemyselných odvetví sú požiadavky na voľnú odolnosť spojovacích prvkov čoraz prísnejšie.
V súčasnosti existuje veľa voľných foriem spojovacích materiálov, neexistuje jednotný vodiaci princíp a neexistuje žiadny základ pre návrh a výber. Preto je veľmi dôležité vyhodnotiť voľnú odolnosť spojovacích prvkov. Výkonnosť spojovacieho prvku sa zvyčajne hodnotí teoretickým výpočtom a porovnaním skúšok.
V súčasnosti skúška voľnej odolnosti spojovacích prostriedkov doma i v zahraničí prebieha hlavne dvoma spôsobmi
Gjb715.3-89 (metóda skúšky zrýchlenými vibráciami), režim zaťaženia a vibračné a nárazové podmienky sa viac približujú skutočnému stavu použitia rôznych spojovacích prvkov, najmä pri hodnotení životnosti spoja spoja a spoja, ktorý je hlavne používané v leteckom priemysle.
Metóda skúšky priečnymi vibráciami Gb / t10431-2008 pre spojovacie prvky, touto metódou možno presne zmerať premenné sily sily predpínania spojenia spojky počas skúšky vibráciami, opísať proces zmeny sily predpätia pri skúške, poskytnúť krivkový diagram vzťahu medzi predbežnou uťahovacou silou a časmi vibrácií (alebo časom) a vezmite premennú redukciu predpätia ako kritérium na meranie voľnosti spojenia spojovacieho prvku a účinnosť testu je vysoká. Použiteľné sú všetky priemyselné odvetvia okrem kozmického priemyslu.
Porovnanie skúšok niekoľkých bežných uvoľňovacích spojovacích prostriedkov sa vykonáva metódou skúšky priečnymi vibráciami, ktorá poskytuje referenciu pre výber uvoľňovacích spojovacích prostriedkov a pri skúškach väčšieho rozsahu.
1 、 Porovnávací test
Na porovnanie bolo vybratých päť druhov uvoľnených spojovacích prostriedkov. Každý spojovací materiál bol vybraný z 10 skupín kvalifikovaných vzoriek s každým indexom výkonnosti:
Skrutka (gb / t5782) + matica obyčajná (gb / t6170) + plochá podložka (gb / t97.1);
Skrutka (gb / t5782) + poistná matica s variabilným typom zuba (tb / t3019);
Skrutka (gb / t5782) + matica obyčajná (gb / t6170) + pružná podložka (gb / t93);
Skrutka (gb / t5782) + spoločná matica (gb / t6170) + samosvorná podložka (Nord lock);
Skrutka (gb / t5782) + matica (gb / t6170) + bezpečnostná podložka (oproti typu).
Špecifikácia skrutky vybraná v tejto skúške je M14 a výkonová trieda je 10,9; Výkonový stupeň matice je 10 a plochá podložka je 300 hv.
2 、 Skúšobná metóda
Porovnávací test sa uskutočňoval 3 000-krát pri priečnych vibráciách podľa gb / t10431-2008 a v reálnom čase sa zaznamenávalo utlmenie sily pred uťahovaním testovacej skrutky.
Vzťah medzi uťahovacím momentom T, axiálnym predpätím F a menovitým priemerom D skrutky v skrutkovom spojení možno vyjadriť koeficientom krútiaceho momentu: T=kxfxd (1)
Pretože rozdiel koeficientu krútiaceho momentu K medzi vzorkami ovplyvní výsledky skúšky, neprijíma táto skúška rovnaký uťahovací moment, ale je použitá rovnaká metóda počiatočného axiálneho predpätia. Počiatočné predpätie je axiálne napätie pri 70% medze klzu vzorky skrutky, tj f=(rpo.2xas) X70% (2)
Kde:
F je počiatočné axiálne predpätie;
Rp0.2 je neproporcionálne napätie pri predĺžení špecifikované pre vzorky skrutiek, rp0.2=640mpa, pozri gb / t3098.1-2010;
Rovnako ako nominálna plocha prierezu napätí skrutiek=157 mm, pozri GB / t3098.1-2010.
Kritériá vyhodnotenia: po 3 000-krát 240 s testoch priečnych vibrácií nie je pomer zvyškového predpätia k počiatočnému predpätiu menší ako 70% a proti uvoľneniu vzorky&# 39 je možné považovať kvalifikáciu.
3 results Výsledky a analýza testu
（1） Skrutka plochá podložka + matica +
Prvá skupina testov využíva bežné matice a ploché vankúšiky, ktoré v zásade nemajú žiadne vibrácie a odolnosť proti uvoľneniu, takže sa používajú ako referenčná skupina pre porovnávacie testy.
Z krivky závislosti axiálnej sily na obrázku 1 sa 90% axiálnej sily vzoriek skrutiek prudko znížilo do 30 s po skúške, čo naznačuje, že pár statického trenia skrutky a matice rýchlo zlyhal do 30 s a predpätie skrutky bolo úplne stratené, čo spôsobí uvoľnenie skrutkového spoja.
Výsledky skúšky ukazujú, že spoločná matica a podložka nemajú žiadnu funkciu proti uvoľneniu pri dynamickom zaťažení, nárazoch a vibráciách. Preto je potrebné na zaistenie spoľahlivosti mechanického spojenia použiť poistku proti uvoľneniu.
Obrázok 1 krivka útlmu predpätia skupiny 1
（2） Skrutka + poistná matica s premenlivým typom zuba
Druhá skupina testov využíva poistnú maticu s variabilným zubom. Z krivky času axiálnej sily na obrázku 2 je zrejmé, že po skúške priečnymi vibráciami po 240 s, s výnimkou toho, že pomer zvyškovej axiálnej sily a počiatočnej axiálnej sily vzorky 9 je menší ako 70%, je zvyšková axiálna sila zostávajúcich vzoriek môže spĺňať kritériá kvalifikovaného testu a priemerná hodnota pomeru zvyškovej axiálnej sily k počiatočnej axiálnej sile je viac ako 85%, výsledky ukazujú, že poistná matica s variabilným typom zuba má dobrý protišmykový výkon a dokáže udržať závit samosvorné pri dynamickom zaťažení, nárazoch a vibráciách.
Obrázok 2 krivka útlmu predpätia skupiny 2
Závit poistnej matice s variabilným typom zuba sa líši od závitu metrického závitu a v spodnej časti zuba je 30. Klinový sklonený povrch skrutky bude po zaskrutkovaní vnútorného a vonkajšieho závitu po vrchole skosenia vnútorného závitu, takže normálna sila generovaná pri kontakte závitu s osou skrutky je 60 °. Namiesto 30 v metrických ° ， Normálny tlak medzi závitmi sa zmení z f / sin60 ° Zmeniť na f / sin30 °。 Ak je koeficient trenia medzi závitmi a axiálnou predpínacou silou F rovnaký, bude trecia sila závitu s klinovým nakloneným povrchom oveľa väčší ako u bežného metrického závitu, čo výrazne zlepšuje anti-voľný krútiaci moment.
Okrem toho závit s klinovým skosením eliminoval veľkú únosnosť prvého a druhého spojovacieho povrchu, keď sú vnútorné a vonkajšie závity spojené s metrickým systémom. Celý závit so skrutkovým závitom nie je rovnomerne namáhaný a existuje fenomén koncentrácie napätia, ktorý účinne zlepšuje antivoľný a antivibračný výkon, ako je znázornené na obr.
Obrázok 3 Závit SPL a metrický závit
V matici sú určité nedostatky, ktoré majú veľkú citlivosť na priemer závitu skrutky. To znamená, že priemer závitu skrutky je v rozmedzí tolerancií a koeficient krútiaceho momentu po zhode s vnútorným závitom s premenlivým typom zuba je stále relatívne veľká miera disperzie.
Veľký priemer závitu skrutky sa zdeformuje v dôsledku kontaktu so šikmým povrchom, čo môže pri opakovanom použití viesť k zoslabeniu axiálnej sily a do istej miery ovplyvniť jeho opätovné použitie.
（3） Skrutka + bežná matica + pružná podložka
Druhá skupina testov používa bežné štandardné pružné podložky. Na obrázku 4 axiálne predpätie všetkých testovaných vzoriek rýchlo klesá na 0 kn do 30 s po teste, to znamená, že skrutkové spojenie bolo uvoľnené a zlyhalo.
Čas testu obrazu / S
Obrázok 4 krivka útlmu predpätia skupiny 3
Elastická reakčná sila pružnej podložky sa vyrovná elastickou deformáciou, ktorá môže nepretržite kompenzovať axiálnu silu spojovacieho páru skrutiek a zabrániť uvoľneniu skrutky v dôsledku únavy spôsobenej kontinuálnymi vibráciami. Šikmý koniec pružinovej podložky je súčasne proti podpornej ploche skrutky alebo matice a povrchu spojenej časti, čo zohráva úlohu zastavenia a zabránenia uvoľnenia.
Skúška však ukazuje, že pružná podložka nemôže zabrániť uvoľneniu v prípade silných nárazov a vibrácií, pretože tesnenie z pružinovej ocele vyrezáva otvor a potom je ošetrené pružnou deformáciou a jeho pružná reakčná sila je výrazne znížená; Zároveň je veľkosť podložky úzka, ekvivalentný priemer kontaktnej plochy medzi hlavou skrutky a pripojenou časťou sa zmenší, čo výrazne znižuje trecie a vyťahovacie momenty tejto časti.
Pružná podložka sa dá ľahko roztiahnuť a sklonený koniec otvoru ľahko poškodí pripojovaciu plochu pri rýchlom dotiahnutí. Preto sa neodporúča používať pružnú podložku ako metódu prevencie uvoľnenia kľúčových častí spoja so silnými vibráciami a vysokým rizikom uvoľnenia.
（4） Skrutka + spoločná matica + samosvorná podložka
Štvrtá skupina testov využíva dvojzubú samosvornú podložku (Nord lock). Po 240 s priečnych vibrácií je pomer zvyškovej axiálnej sily k počiatočnej axiálnej sile 10 skupín vzoriek 82,51% - 87,61%, ako je znázornené na obrázku 5, pričom všetky spĺňajú normu kvalifikovaného testu proti uvoľneniu.
Obrázok 5 krivka útlmu predpätia skupiny 4
Dvojvrstvová vrstva samosvornej podložky so zubami má šikmé zuby, ktoré sa navzájom spájajú, a radiálne zúbkovanie je na dvoch montážnych plochách podložiek. Pri uťahovaní je možné do podpornej plochy a do inštalačnej plochy skrutky alebo matice vložiť radiálne zúbky.
Keď sa skrutky alebo matice pri silných vibráciách uvoľnia, šikmé pohyby medzi podložkami sa zdvihnú nepravidelným pohybom. Uhol sklonu a skloneného zuba je väčší ako uhol stúpania metrického závitu, čo môže spôsobiť, že sa skrutka predĺži tak, aby hrala stabilnú predťahovaciu silu. Jedná sa o zvýšenie sily predbežného dotiahnutia, aby sa zabránilo uvoľneniu roztiahnutím skrutky, ako je to znázornené na obrázku 6.
Obrázok 6nl podložka
Použitie podložky musí mať veľkú predbežnú uťahovaciu silu, aby spojenie a dosadací povrch skrutky alebo matice vytvorili vrúbkovanie a stali sa jedným. Bez odsadenia nebude hrať funkciu proti uvoľneniu podložky, to znamená, že podložka je vhodná na anti uvoľnenie vysokopevnostných spojovacích prostriedkov.
（5） Skrutka + bežnej matice + bezpečnostná podložka
Piata skupina testov prijala bezpečnostnú podložku (oproti typu) a priemerná hodnota pomeru zvyškovej axiálnej sily k počiatočnej axiálnej sile 10 skupín vzoriek po silných vibráciách po 240 s je približne 86. 7%, ako je znázornené na obrázku 7. Pomer zvyškovej axiálnej sily k počiatočnej axiálnej sile každej skupiny vzoriek je viac ako 70%, čo znamená, že všetky zodpovedajú hodnotiacemu štandardu testu proti voľnému chodu.
Obrázok 7 krivka útlmu predpätia skupiny 5
Bezpečnostná podložka (typ vs) je kužeľovitá obojstranná rohatková štruktúra (pozri obr. 8). Pôsobením predpätia sa rohatka vtlačí do spojovacieho telesa a na podpornú plochu skrutky alebo matice a stane sa jedným telesom, čo zvyšuje spätnú treciu silu povrchu spoja. Kónická štruktúra má zároveň pružnosť a môže kompenzovať stratu sily predpätia po stlačení a v dvoch aspektoch zlepšiť činnosť proti uvoľneniu.
Obrázok 8 bezpečnostná podložka
Zhrnutie
Ak je spojovací materiál v stave zmeny zaťaženia, vibrácií a nárazov, je dôležité zvoliť vhodný a spoľahlivý typ proti uvoľneniu, aby sa zlepšila kvalita výrobkov a bezpečnostný charakter prevádzky. Analýza ukazuje, že:
Štandardná pružinová podložka má nespoľahlivý výkon proti uvoľneniu. Je široko používaný vo všetkých sférach života kvôli jeho jednoduchej inštalácii a nízkym nákladom, čo predstavuje riziko.
Technológia poistnej matice s variabilným ozubením je predstavená zo zahraničia. Po viac ako desiatich rokoch absorpcie a zdokonaľovania v Číne sa postupne prispôsobila potrebám domáceho dráhového priemyslu. Účinok proti uvoľneniu je spoľahlivý a stal sa akýmsi bežným produktom proti uvoľneniu spojovacích prostriedkov v priemysle tratí.
Samosvorná podložka a bezpečnostná podložka sú patentované výrobky zahraničných výrobcov. Výkon zabezpečený proti zamknutiu je stabilný a spoľahlivý, ale náklady na jeho použitie sú pomerne vysoké. Ak je možné vytvoriť zodpovedajúce štandardy a dokončiť lokalizáciu, bude to prospešné pre rozsiahle aplikácie.
