Prueba de apriete de sujetadores roscados Prefacios Los sujetadores roscados son las piezas de conexión más comunes en productos mecánicos, y los pernos y tuercas son las piezas más utilizadas. Los sujetadores roscados son principalmente sencillos y su fabricación de sujetadores y el montaje puede parecer anodino. Pero innumerables accidentes de calidad recuerdan a las personas que no deben subestimar los sujetadores roscados aparentemente simples. La fabricación y el montaje son las dos claves de la calidad de las uniones roscadas. 

En cierto sentido, el impacto de la calidad del ensamblaje en los sujetadores roscados es incluso más significativo que su calidad de fabricación. Con la miniaturización de las piezas mecánicas y la mejora de los requisitos de conexión, la calidad del montaje ha atraído cada vez más la atención. El tema más preocupado e investigado es cómo hacer que la fuerza de apriete real de los sujetadores roscados se acerque con precisión o con mayor precisión a la fuerza de apriete teórica (es decir, el efecto de apriete).

1 Fuerza de apriete de sujetadores roscados La fuerza de apriete P. de sujetadores roscados generalmente se logra controlando el par M, basado en la siguiente relación entre P. y M: MO.OOlPMtO.ies/dM+ O+RM/dM) Tabla 1 Cuatro tornillos métodos de montaje de sujetadores Comparación del efecto de sujeción de Sujetador Príncipe Co., Ltd. Centro de Tecnología.

f Coeficiente de fricción Rm El radio promedio de la superficie de apoyo de la cabeza de la tuerca o tornillo roscado mm Obviamente, es muy impreciso usar el torque M para controlar Po. Debido a que existe un coeficiente de fricción f que varía mucho y es difícil de determinar con precisión en la relación entre los dos, se ve afectado por la rugosidad de la superficie de la rosca y la superficie del asiento, el lubricante, la velocidad de apriete, la herramienta de apriete, los cambios de temperatura durante el apriete repetido. , etc. 

Debido a factores inciertos, la fuerza de apriete real está muy dispersa y el límite de fluctuación es de aproximadamente ±40%. Después de analizar el daño causado por varios sujetadores roscados, se encuentra que los productos con el diseño correcto y tecnología y materiales calificados se deben principalmente a hilos sueltos. Causado. El aflojamiento es causado por la fuerza de apriete insuficiente del sujetador real bajo la acción de varias fuerzas externas (aunque la llave dinamométrica ha garantizado la fuerza de apriete teórica) o el deslizamiento relativo entre el sujetador roscado y la pieza conectada. 

Es decir, debido a la incoherencia entre la fuerza de apriete real y la fuerza de apriete teórica de las piezas mecánicas conectadas por el método de torsión simple, se ve afectado el efecto de apriete del sujetador roscado. Por lo tanto, este método de ensamblaje por torque se puede utilizar para conectar piezas mecánicas generales. Aún así, es probable que cause problemas si se usa en conexiones mecánicas sujetas a una alta tensión alterna. El control preciso de la fuerza de apriete es la mejor manera de mejorar el efecto de apriete de los sujetadores roscados. La prueba de apriete es esencial para formular un proceso de apriete preciso (es decir, la optimización del proceso de apriete) y lograr un control preciso de la fuerza de apriete.

Suponga que Cl y c2 son la rigidez del sujetador roscado y la pieza conectada. En ese caso, X es el alargamiento cuando se aprieta el sujetador roscado, V es la cantidad de compresión cuando se aprieta la pieza conectada y P. es el apriete de la rosca, la fuerza de apriete del sujetador cerca de la fluencia, el desplazamiento axial de la tuerca (o sujetador roscado) debe ser. El ángulo de rotación de la tuerca (o sujetador roscado) es porque. 2 y 3 son valores relativamente determinados con pocos cambios, por lo que e también es un valor determinado. 

Dado que C| y c2 no cambian mucho, controlar el ángulo de rotación de la tuerca (o sujetador roscado) puede garantizar la consistencia entre la fuerza de apriete real y la fuerza de apriete teórica. Dado que la variación de p cerca de la región de fluencia es relativamente pequeña, el método de par + ángulo de la región de fluencia tiene menos dispersión que el método de par simple.

Del análisis anterior, se puede ver que si la deformación se usa directamente para medir personas. Para controlar pág. es la forma más fiable. Esto tiene sentido en teoría, pero es muy problemático en la práctica debido a la necesidad de dispositivos de medición especiales, sin mencionar el alargamiento de algunos tornillos que no se puede medir.

Por lo tanto, aunque este método de montaje tiene una alta precisión, se utiliza en la Tabla 2. Se comparan las ventajas y desventajas de los dos métodos de par + ángulo del método de montaje. Pernos (la elasticidad máxima de los pernos es mayor que el par simple Faro, la consistencia de las bridas es buena y el par final se puede controlar para evitar la mordedura de rosca, dientes rotos, etc. menos de 0,05 mm) par de área de rendimiento + Método de ángulo Luke puede proporcionar valores de fuerza de apriete precisos (basados en la resistencia a la tracción) para que la tensión de bloqueo de todos los pernos sea uniforme. 

Requiere dispersión de la resistencia a la tracción de los pernos. No es adecuado para pernos cortos con ángulos de giro pequeños (la máxima elasticidad de los pernos es aprovechar al máximo la capacidad de carga de los pernos y la longitud es inferior a 0,05 mm) Tabla 3. Efecto de precarga de los dos métodos de montaje * fuerza de apriete máxima kN * fuerza de apriete mínima kN área elástica par + método de ángulo área de fluencia par + método de ángulo par (Nm) no es mucho.

Según el análisis anterior de la fuerza de apriete, existen varios métodos diferentes para ensamblar sujetadores roscados.

2 Métodos comunes de ensamblaje de sujetadores roscados Actualmente existen cuatro métodos estándar de ensamblaje de sujetadores roscados: torsión en la región elástica + torsión en la región elástica (plástica) del método del ángulo + método del ángulo. Los cuatro métodos de ensamblaje de sujetadores roscados anteriores son El efecto de apriete se muestra en la Tabla 1. Utilizando los resultados de la prueba de apriete (principalmente la curva de fuerza de apriete-ángulo de rotación, la curva de ángulo de torsión 41 y la curva de fuerza de tensión de alargamiento), el El proceso de apriete se puede formular fácilmente. El método de torsión simple es relativamente simple. 

Primero, el diseñador determina la fuerza de apriete P. requerida por el sujetador roscado y luego encuentra el ángulo de rotación correspondiente ctTcm* en la curva fuerza de apriete-ángulo de rotación de acuerdo con la fuerza de apriete P. Luego, de acuerdo con r, el par de torsión correspondiente M es encontrado en la curva par-ángulo. Este par M es el par de montaje (la determinación del proceso de montaje del método de par + ángulo es más complicada que el método de par simple: primero, de acuerdo con la fuerza de apriete requerida por el diseño, en la prueba de apriete, encuentre el ángulo de rotación correspondiente CXtot en la curva de ángulo pedicular de tensión dibujada; encuentre el a1 correspondiente al torque previo en la curva de ángulo de torque-rotación; el ángulo de rotación efectivo después del ensamblaje real. Al ensamblar, presione primero el sujetador roscado Pre-torque a , apriete, luego gire un ángulo de EFT.

La diferencia entre el método de par + ángulo del área elástica y el método de par + ángulo del área de flexión de fluencia es que la fuerza de apriete del primero está diseñada en el área elástica de la curva de tracción del sujetador roscado, mientras que el último diseña la fuerza de apriete en el área de rendimiento.

Sin embargo, el efecto de ensamblaje de los dos métodos y los requisitos para los sujetadores roscados y el equipo de ensamblaje son diferentes. La Tabla 2 compara las ventajas y desventajas de los dos métodos de ensamblaje.

La Tabla 3 muestra la fuerza de apriete y los resultados del análisis estadístico de dos métodos de pernos. Se puede ver en la Tabla 3 que la fuerza de apriete del pernos en la zona de rendimiento está muy concentrada; 3 (7) es solo 3.2% del valor promedio. La fuerza de apriete en el área elástica está más dispersa y su 3cr/Mean=15.3%. Por lo tanto, el par en el área de fluencia es. La precisión de montaje del método de ángulo + es mayor que la del método de ángulo + par de área elástica.

Esta es una base. =.1.|, un método de usar directamente el alargamiento de sujetadores roscados para controlar la fuerza de apriete. Por lo tanto, su precisión de montaje es excepcionalmente alta y la fuerza de apriete durante el montaje se ajusta completamente a la fuerza esperada del diseño. Medir el alargamiento de los sujetadores roscados es costoso porque es complicado y costoso. Este método de ensamblaje no puede usarse en producción hasta que se encuentre un método fácil para medir el alargamiento.

También se requiere la prueba de apriete antes del montaje por el método de medición de alargamiento, y se realiza la curva de fuerza de apriete de 4 longitudes. Según la fuerza de apriete proporcionada por el diseñador, el alargamiento correspondiente se encuentra en la curva de 4 longitudes de la fuerza de apriete. La fuerza de apriete del sujetador roscado se controla midiendo el alargamiento del sujetador roscado durante el montaje.

3. Principio de prueba de apriete de sujetadores roscados El principio de prueba de apriete de sujetadores roscados es el siguiente: use un motor para accionar un dispositivo de apriete (como un manguito) para apretar sujetadores roscados y use sensores de fuerza, sensores de ángulo y sensores de torsión para medir la amenaza. La fuerza de sujeción de los sujetadores, el ángulo de rotación (ángulo de rotación), el par (par en la parte roscada, par en la superficie del cojinete del cabezal y par total), coeficiente de fricción (coeficiente de fricción en la parte roscada, coeficiente de fricción en el cojinete del cabezal superficie y coeficiente de fricción total). La señal del sensor se ingresa a la computadora a través de la conversión AD. Después de procesar con el software apropiado, la computadora imprime la curva del ángulo de la fuerza de apriete, la curva del ángulo de torsión-rotación y los datos de procesamiento estadístico de la fuerza de apriete, el torque y el coeficiente de fricción.

Además, utilizando el principio hidráulico, la curva fuerza-longitud de apriete se realiza a través del sensor de fuerza y el sensor de desplazamiento.

4 Caso de análisis de falla de sujetadores roscados Un perno de la polea del cigüeñal de un motor, grado 12.9, superficie galvanizada, ensamblado por método de torsión. Se produce un cambio de sentido durante el uso. Posteriormente se cambió a galvanizado para tratamiento DACRO. Pero el fenómeno del “estiramiento” apareció de nuevo.

Además de apretar la polea del cigüeñal, este perno también requiere una excelente capacidad anti-aflojamiento. Es decir, se requiere una fuerza de fricción más importante entre la superficie de apoyo de la cabeza del tornillo y la cara frontal de la cabeza del cigüeñal. Es decir, este tornillo debe considerar tanto la función de precarga como la de antiaflojamiento.

Después de la inspección, la estructura metalográfica, la resistencia a la tracción y la dureza de los pernos cumplen con los requisitos técnicos, pero la fractura del perno en U tiene las características de fragilización por hidrógeno.

Los resultados de la prueba de apriete de pernos muestran que, con el mismo par, la fuerza de apriete de los pernos DACRON es 31,71 TP3T mayor que la de los pernos galvanizados. Dado que el par de montaje se determina según el coeficiente de fricción de los pernos galvanizados, si se utilizan pernos DACRON en su lugar, no cambiará. Par de ensamblaje, debido a su coeficiente de fricción reducido, la fuerza de tracción en el perno aumentará en más de 30%, lo que puede alcanzar o superar el límite elástico del perno, y el perno puede sufrir una deformación plástica. 

Los resultados de la prueba de apriete de pernos también muestran que bajo la misma fuerza de apriete, el coeficiente de fricción de los pernos galvanizados es 56% más alto que el promedio de los pernos DACRON. Si se cambia el par de apriete de los pernos DACRON, puede alcanzar la fuerza de apriete de los pernos galvanizados. Dado que la fuerza de fricción es proporcional a la presión positiva, la fuerza de fricción entre la superficie de apoyo de la cabeza del perno y la cara del extremo de la cabeza del cigüeñal no puede cumplir con los requisitos de anti-aflojamiento. Se puede ver que el diseño original adopta un tratamiento galvanizado debido a su importante coeficiente de fricción, lo que es beneficioso para aumentar la capacidad de autobloqueo.

Con base en el análisis anterior, se proponen tres soluciones: Opción 1: Usar pernos galvanizados pero fortalecer el tratamiento de deshidrogenación; Opción 2: Use pernos DACRON pero requiera su coeficiente de fricción Opción 3: Use pernos DACRON y tome medidas anti-aflojamiento adicionales.

Finalmente se adoptó la opción 1 y se resolvió el problema.

5 Conclusión La prueba de apriete puede proporcionar una base fiable para el proceso de montaje de varios sujetadores roscados. Los cuatro métodos de ensamblaje de sujetadores roscados se formulan de acuerdo con los resultados de la prueba de apriete. Cada uno de los cuatro métodos de montaje tiene sus propios méritos. La operación específica debe considerar de manera integral varios factores, como los requisitos de apriete, las condiciones del equipo, el nivel de calidad de los sujetadores roscados y el costo. 

Además, la prueba de apriete también contribuye al análisis de fallas y la mejora de la calidad de los sujetadores roscados. La prueba de apriete ha sido ampliamente utilizada en el extranjero y algunas empresas nacionales también realizan este trabajo. Se cree que con el desarrollo continuo de la industria de la maquinaria, la prueba de ajuste será reconocida por más y más personas, y la prueba de ajuste también se convertirá en una prueba necesaria en la prueba de rendimiento mecánico.