Jako mechanická základna je trend spojovacího materiálu od konstrukčního spojovacího prvku k funkčnímu spojovacímu prvku. S rozvojem automobilového, vysokorychlostního železničního, leteckého a dalšího průmyslu jsou požadavky na volný odpor spojovacích prvků stále přísnější.
V současné době existuje mnoho volných zkušebních forem spojovacích prostředků, neexistuje jednotný vůdčí princip a neexistuje žádný základ pro návrh a výběr. Proto je velmi důležité vyhodnotit volný odpor spojovacích prvků. Výkon spojovacího prvku se obvykle hodnotí teoretickým výpočtem a srovnáním zkoušek.
V současné době probíhá zkouška volné odolnosti spojovacích prostředků doma i v zahraničí dvěma způsoby
Gjb715.3-89 (metoda zkoušky zrychlenými vibracemi), režim načítání a vibrace a podmínky nárazu se blíží skutečnému stavu použití různých spojovacích prvků, zejména při hodnocení odolnosti proti uvolnění spojovacího prvku proti uvolnění, což je hlavně používá se v leteckém a kosmickém průmyslu.
Metoda zkoušení příčných vibrací GB / t10431-2008 pro spojovací prvky, tato metoda může přesně měřit proměnné síly předpnutí spojovacího prvku během vibrační zkoušky, popsat proces změny síly předpětí při zkoušce, poskytnout křivkový diagram vztahu mezi předpínací silou a dobou vibrací (nebo časem) a vezměte proměnnou redukce předpětí jako kritérium pro měření uvolnění spojení spojovacího prvku a účinnost zkoušky je vysoká, jsou použitelná všechna průmyslová odvětví s výjimkou leteckého průmyslu.
Porovnání zkoušek několika běžných uvolňovacích spojovacích prostředků se provádí metodou zkoušky příčnými vibracemi, která poskytuje referenci pro výběr uvolňovacích spojovacích prostředků a zkoušek ve větším měřítku.
1 、 Srovnávací test
Pro srovnání bylo vybráno pět druhů uvolněných spojovacích prostředků. Každý spojovací materiál byl vybrán z 10 skupin kvalifikovaných vzorků s každým indexem výkonu:
Šroub (gb / t5782) + běžná matice (gb / t6170) + plochá podložka (gb / t97.1);
Šroub (gb / t5782) + pojistná matice s variabilním typem zubu (tb / t3019);
Šroub (gb / t5782) + běžná matice (gb / t6170) + pružná podložka (gb / t93);
Šroub (gb / t5782) + běžná matice (gb / t6170) + samojistná podložka (Nord lock);
Šroub (gb / t5782) + běžná matice (gb / t6170) + bezpečnostní podložka (proti typu).
Specifikace šroubu vybraná v této zkoušce je M14 a výkonnostní třída je 10,9; Výkonová třída matice je 10 a plochá podložka je 300hv.
2 、 Zkušební metoda
Srovnávací test byl proveden 3 000krát příčnými vibracemi podle gb / t10431-2008 a útlum předpínací síly zkušebního šroubu byl zaznamenán v reálném čase.
Vztah mezi utahovacím momentem T, axiálním předpětím F a jmenovitým průměrem D šroubu ve šroubovém spojení lze vyjádřit koeficientem momentu: T=kxfxd (1)
Protože rozdíl koeficientu točivého momentu K mezi vzorky ovlivní výsledky zkoušky, tato zkouška nepřijímá stejný utahovací moment, ale používá se stejná metoda počátečního axiálního předpětí. Počáteční předpětí je axiální napětí při 70% meze kluzu vzorku šroubu, tj. F=(rpo.2xas) X70% (2)
Kde:
F je počáteční axiální předpětí;
Rp0.2 je neproporcionální napětí pro prodloužení specifikované pro vzorky šroubů, rp0.2=640mpa, viz GB / T3098.1-2010;
Stejně jako jmenovitá napěťová průřezová plocha šroubů, as=157 mm, viz GB / T3098.1-2010.
Kritéria hodnocení: po 3 000krát testu příčných vibrací 240 s poměr zbytkového předpětí k počátečnímu předpětí není menší než 70% a proti uvolněnému výkonu vzorku&# 39 lze vyhodnotit, že je kvalifikovaný.
3 results Výsledky a analýza testu
（1） Šroub + běžná matice + plochá podložka
První skupina zkoušek využívá běžné matice a ploché podložky, které v zásadě nemají žádné vibrace a ochranu proti uvolnění, takže se používají jako referenční skupina pro srovnávací zkoušky.
Z křivky času axiální síly na obrázku 1 90% axiální síly vzorků šroubů prudce pokleslo do 30 s po zkoušce, což naznačuje, že pár statického tření šroubu a matice rychle selhal během 30 s a předpětí šroubu bylo zcela ztraceno, což způsobí uvolnění šroubového spojení.
Výsledky zkoušky ukazují, že běžná matice a podložka nemají žádnou funkci proti uvolnění za podmínek dynamického zatížení, nárazů a vibrací. Pro zvýšení spolehlivosti mechanického spojení je proto nutné použít uvolněný upevňovací prvek.
Obrázek 1 útlumová křivka předpětí skupiny 1
（2） Šroub + pojistná matice s variabilním typem zubu
Druhá skupina testů využívá pojistnou matici s variabilním typem zubu. Z křivky času axiální síly na obrázku 2 je vidět, že po zkoušce příčnými vibracemi po 240 s, kromě toho, že poměr zbytkové axiální síly a počáteční axiální síly vzorku 9 je menší než 70%, zbytková axiální síla zbývajících vzorků může splňovat kritéria kvalifikovaného testu a průměrná hodnota poměru zbytkové axiální síly k počáteční axiální síle je více než 85%, Výsledky ukazují, že pojistná matice s variabilním typem zubu má dobrý účinek proti uvolnění a může udržovat závit samosvorné při dynamickém zatížení, nárazu a vibračních podmínkách.
Obrázek 2 křivka útlumu předpětí skupiny 2
Závit pojistné matice s proměnným zubem se liší od závitu metrického závitu a ve spodní části zubu je 30. Klínový šikmý povrch šroubu bude po zašroubování vnitřního a vnějšího závitu nahoře ke zkosení vnitřního závitu, takže normální síla generovaná při kontaktu závitu s osou šroubu je 60 ° ， Místo 30 v metrických ° ， Normální tlak mezi závity se změní z f / sin60 ° Změnit na f / sin30 °。 Když je třecí faktor mezi závity a axiální předpínací silou F stejný, třecí síla závitu s klínovitou šikmou plochou je mnohem větší než u běžného metrického závitu, což výrazně zlepšuje proti uvolnění točivého momentu.
Kromě toho závit s klínovým zkosením eliminoval velkou únosnost prvního a druhého protilehlého povrchu, když jsou vnitřní a vnější závity spojeny s metrickým systémem. Celý závit se závitem není rovnoměrně namáhán a existuje fenomén koncentrace napětí, který účinně zlepšuje účinek proti uvolnění a antivibraci, jak je znázorněno na obr.3.
Obrázek 3 Závit SPL a metrický závit
V matici jsou určité nedostatky, které mají velkou citlivost na průměr závitu šroubu. To znamená, že průměr závitu šroubu je v rozmezí tolerancí a koeficient krouticího momentu po shodě s vnitřním závitem s variabilním typem zubu je stále relativně vysoká míra rozptylu.
Velký průměr závitu šroubu se deformuje v důsledku kontaktu se šikmým povrchem, což může při opakovaném použití vést k útlumu axiální síly a do jisté míry ovlivnit jeho opětovné použití.
（3） Šroub + běžná matice + pružná podložka
Druhá skupina testů využívá běžné standardní pružné podložky. Z obrázku 4 axiální předpětí všech zkušebních vzorků rychle klesá na 0 kn během 30 s po zkoušce, to znamená, že šroubové spojení bylo uvolněné a selhalo.
Čas testu obrazu / S
Obrázek 4 křivka útlumu předpětí skupiny 3
Pružná reakční síla pružné podložky je zploštěna pružnou deformací, která může nepřetržitě kompenzovat axiální sílu dvojice šroubových spojů a zabránit uvolnění šroubu v důsledku únavy způsobené nepřetržitými vibracemi. Současně je sklonený konec pružinové podložky proti opěrné ploše šroubu nebo matice a povrchu spojené části, což hraje roli zastavení a zabránění uvolnění.
Test však ukazuje, že pružná podložka nemůže zabránit uvolnění za podmínek silných rázů a vibrací, protože těsnění z pružinové oceli vyřízne otvor a poté je ošetřeno pružnou deformací a jeho pružná reakční síla je výrazně snížena; Současně je velikost podložky úzká, ekvivalentní průměr kontaktní plochy mezi hlavou šroubu a připojenou částí se zmenší, což významně snižuje třecí a stahovací moment této části.
Pružná podložka se snadno roztahuje a nakloněná špička otvoru snadno poškodí připojovací povrch při rychlém utažení. Proto se nedoporučuje používat pružnou podložku jako metodu prevence uvolnění klíčových částí kloubu se silnými vibracemi a vysokým rizikem uvolnění.
（4） Šroub + běžná matice + samojistná podložka
Čtvrtá skupina testů využívá dvojitou zubovou samosvornou podložku (Nord lock). Po 240 s příčných vibrací je poměr zbytkové axiální síly k počáteční axiální síle 10 skupin vzorků 82,51% - 87,61%, jak je znázorněno na obrázku 5, přičemž všechny splňují standard kvalifikovaného testu proti uvolnění.
Obrázek 5 křivka útlumu předpětí skupiny 4
Dvouvrstvá vrstva zubové samosvorné podložky má šikmé zuby, které do sebe zapadají, a radiální ozubení je na dvou montážních plochách podložek. Při utahování mohou být radiální ozubení zapuštěna do nosné plochy a instalační plochy šroubu nebo matice.
Když se šrouby nebo matice uvolní při silných vibracích, nakloněné zuby mezi podložkami se zvednou střídavým pohybem. Úhel sklonu a skloněného zubu je větší než úhel stoupání metrického závitu, což může způsobit prodloužení šroubu, aby mohl hrát stabilní předpínací sílu. Jde o zvýšení předpínací síly, aby se zabránilo uvolnění roztažením šroubu, jak je znázorněno na obrázku 6.
Obrázek 6nl podložka
Použití podložky musí mít velkou předběžnou utahovací sílu, aby spojení a povrch ložiska šroubu nebo matice vytvořily prohlubeň a staly se jedním. Bez odsazení nebude hrát funkci anti uvolnění podložky, to znamená, že podložka je vhodná pro anti uvolnění vysoce pevných spojovacích prvků.
（5） Bolt + běžná matice + bezpečnostní podložka
Pátá skupina testů použila bezpečnostní podložku (oproti typu) a průměrná hodnota poměru zbytkové axiální síly k počáteční axiální síle 10 skupin vzorků po silné vibraci 240 s je asi 86. 7%, jak je znázorněno na obrázku 7. Poměr zbytkové axiální síly k počáteční axiální síle každé skupiny vzorků je více než 70%, což znamená, že všechny splňují hodnotící standard testu proti uvolnění.
Obrázek 7 křivka útlumu předpětí skupiny 5
Bezpečnostní podložka (oproti typu) je kuželová oboustranná rohatková struktura (viz obr.8). Působením předpětí je ráčna vtlačena do spojovacího tělesa a opěrné plochy šroubu nebo matice a stává se jedním tělesem, což zvyšuje zpětnou třecí sílu spojovacího povrchu. Kónická struktura má zároveň pružnost a může kompenzovat ztrátu předpínací síly po lisování a zlepšit účinnost proti uvolnění ve dvou aspektech.
Obrázek 8 bezpečnostní podložka
souhrn
Pokud je spojovací materiál ve stavu změny zatížení, vibrací a nárazů, je důležité zvolit vhodný a spolehlivý typ proti uvolnění, aby se zlepšila kvalita výrobků a bezpečnostní charakter provozu. Analýza ukazuje, že:
Standardní pružinová podložka má nespolehlivý účinek proti uvolnění. Je široce používán ve všech oblastech života díky své jednoduché instalaci a nízkým nákladům, což představuje riziko.
Technologie pojistné matice s variabilním ozubením je představena ze zahraničí. Po více než deseti letech vstřebávání a zlepšování v Číně se postupně přizpůsobil potřebám domácího dráhového průmyslu. Funkce proti uvolnění je spolehlivá a stala se jakýmsi běžným produktem proti uvolnění spojovacích prostředků v drážním průmyslu.
Samosvorná podložka a bezpečnostní podložka jsou patentované výrobky zahraničních výrobců. Výkon zámku je stabilní a spolehlivý, ale náklady na použití jsou relativně vysoké. Pokud lze zavést odpovídající standardy a dokončit lokalizaci, bude to výhodné pro rozsáhlou aplikaci.
