Испытание на затяжку резьбовых крепежных изделий Предисловие Резьбовые крепежные изделия являются наиболее распространенными соединительными деталями в механических изделиях, а болты и гайки - наиболее широко используемыми деталями. Резьбовые крепления прежде всего несложны, и их производство крепежа и сборка может показаться ничем не примечательной. Но бесчисленные несчастные случаи с качеством напоминают людям не недооценивать, казалось бы, простые резьбовые соединения. Изготовление и сборка являются двумя ключевыми факторами качества резьбовых соединений. 

В некотором смысле влияние качества сборки резьбовых соединений даже более существенно, чем качество их изготовления. С миниатюризацией механических частей и улучшением требований к соединению качество сборки привлекает все больше и больше внимания. Наиболее волнующим и исследуемым вопросом является то, как добиться точного или более точного приближения фактической силы затяжки резьбовых соединений к теоретической силе затяжки (то есть к эффекту затяжки).

1 Усилие затяжки резьбовых креплений Усилие затяжки P. резьбовых креплений, как правило, достигается регулированием крутящего момента M, исходя из следующего соотношения между P и M: MO.OOlPMtO.ies/dM+ O+RM/dM) Таблица 1 методы сборки крепежа Сравнение эффекта крепления Принц Застежка Co., ООО Технологический центр.

f Коэффициент трения Rm Средний радиус опорной поверхности головки гайки или резьбового соединения мм Очевидно, что использовать крутящий момент М для управления Po очень неточно. Поскольку существует коэффициент трения f, который сильно варьируется и его трудно точно определить в соотношении между ними, на него влияют шероховатость поверхности резьбы и поверхности седла, смазка, скорость затяжки, инструмент для затяжки, изменения температуры во время повторной затяжки. , и т. д. 

Из-за неопределенных факторов реальная сила затяжки сильно разбросана, и предел колебаний составляет около ±40%. Проанализировав ущерб, причиняемый различными резьбовыми креплениями, установлено, что изделия с правильной конструкцией и квалифицированными технологиями и материалами возникают в первую очередь из-за незатянутой резьбы. Вызванный. Ослабление вызвано недостаточным усилием затяжки фактического соединителя под действием различных внешних сил (хотя динамометрический ключ гарантировал теоретическое усилие затяжки) или относительным скольжением между резьбовым соединителем и соединяемой деталью. 

Другими словами, из-за несоответствия между фактической силой затяжки и теоретической силой затяжки механических частей, соединенных методом простого крутящего момента, эффект затяжки резьбового крепежного элемента снижается. Следовательно, этот метод сборки с помощью крутящего момента можно использовать для соединения общих механических частей. Тем не менее, это может вызвать проблемы при использовании в механических соединениях, подверженных высоким переменным нагрузкам. Точный контроль силы затяжки — лучший способ улучшить эффект затяжки резьбовых соединений. Испытание на затяжку необходимо для определения точного процесса затяжки (т. е. оптимизации процесса затяжки) и обеспечения точного контроля усилия затяжки.

Предположим, что Cl и c2 — жесткость резьбовой застежки и соединяемой детали. В этом случае X представляет собой удлинение при затягивании резьбового соединения, V представляет собой величину сжатия при затягивании соединяемого элемента, а P. представляет собой затягивание резьбы, усилие затягивания соединения, близкое к пределу текучести, осевое смещение гайка (или резьбовой крепеж) должна быть. Угол поворота гайки (или резьбового крепления) т.к. 2 и 3 являются относительно определенными значениями с небольшими изменениями, поэтому e также является определенным значением. 

Так как С| и c2 не сильно меняются, контролируя угол поворота гайки (или резьбового соединения) можно обеспечить соответствие между фактической силой затяжки и теоретической силой затяжки. Поскольку изменение p вблизи области текучести относительно невелико, метод крутящего момента + угла области текучести имеет меньшую дисперсию, чем метод простого крутящего момента.

Из приведенного выше анализа видно, что если деформация используется непосредственно для измерения людей. Для контроля п. это самый надежный способ. Теоретически это имеет смысл, но на практике весьма хлопотно из-за необходимости специальных измерительных приборов, не говоря уже об удлинении некоторых винты что нельзя измерить.

Поэтому, несмотря на то, что этот метод сборки имеет высокую точность, он используется в таблице 2. Сравниваются преимущества и недостатки двух методов сборки: крутящий момент + угол. Болты (максимальная эластичность болтов выше, чем простой крутящий момент Фаро, консистенция фланцев хорошая, а окончательный крутящий момент можно контролировать, чтобы избежать заедания резьбы, поломки зубьев и т. д. менее 0,05 мм) крутящий момент в области текучести + Угловой метод Luke может предоставить точные значения силы затяжки (на основе предела прочности на растяжение), чтобы обеспечить одинаковое усилие запирания всех болтов. 

Требует рассеивания прочности на растяжение болтов. Он не подходит для коротких болтов с малым углом поворота (максимальная эластичность болтов заключается в полном использовании несущей способности болтов, а длина составляет менее 0,05 мм) Таблица 3. Эффект предварительного натяга двух методов сборки * максимальное усилие затяжки, кН * минимальное усилие затяжки, кН крутящий момент упругой области + крутящий момент углового метода + крутящий момент углового метода (Нм) невелик.

Исходя из приведенного выше анализа усилия затяжки, существует несколько различных способов сборки резьбовых крепежных изделий.

2 Распространенные методы сборки резьбового крепежа В настоящее время существует четыре стандартных метода сборки резьбового крепежа: крутящий момент в упругой области + крутящий момент в области текучести (пластической) углового метода + угловой метод. Вышеупомянутые четыре метода сборки резьбовой застежки: Эффект затяжки показан в таблице 1. Используя результаты испытания на затяжку (в основном кривую силы затяжки-угол поворота, кривую угла крутящего момента 41 и кривую удлинения-силы затяжки), Процесс затягивания может быть легко сформулирован. Метод простого крутящего момента относительно прост. 

Сначала проектировщик определяет требуемое усилие затяжки P. для резьбового соединения, а затем находит соответствующий угол поворота ctTcm* на кривой усилие затяжки-угол поворота в соответствии с усилием затяжки P. Тогда, согласно r, соответствующий крутящий момент M равен находится на кривой момент-угол. Этот крутящий момент M представляет собой крутящий момент сборки (определение процесса сборки методом крутящего момента + угла более сложно, чем метод простого крутящего момента: во-первых, в соответствии с усилием затяжки, требуемым конструкцией, в испытании затяжки Найдите соответствующий угол поворота CXtot на нарисованной кривой угла ножки натяжения, найти a1, соответствующее предварительному крутящему моменту на кривой крутящий момент-угол вращения, эффективный угол поворота после-a фактической сборки При сборке сначала нажмите на резьбовое крепление , затяните, затем поверните на угол EFT.

Разница между методом крутящего момента + угла упругой области и методом крутящего момента + угла предела текучести в области изгиба заключается в том, что сила затяжки первого рассчитывается в упругой области кривой растяжения резьбового крепежного изделия, а последний рассчитывает усилие затяжки в площадь урожайности.

Однако сборочный эффект двух методов и требования к резьбовым креплениям и сборочному оборудованию различны. В таблице 2 сравниваются преимущества и недостатки двух методов сборки.

В Таблице 3 показаны сила затяжки и результаты статистического анализа двух методов болтов. Из таблицы 3 видно, что усилие затяжки болты в зоне урожайности очень концентрированный; 3 (7) составляет всего 3,2% от среднего значения. Сила натяжения в эластичной области более рассредоточена, и ее 3cr/Mean=15,3%. Следовательно, крутящий момент в области текучести равен. Точность сборки по методу +угол выше, чем по методу крутящий момент +угол упругой области.

Это основа. =.1.|, метод прямого использования удлинения резьбовых крепежных изделий для контроля силы затяжки. Поэтому точность его сборки исключительно высока, а усилие затяжки при сборке полностью соответствует ожидаемому усилию конструкции. Измерение удлинения резьбовых креплений дорого, потому что это очень дорого. Этот метод сборки нельзя использовать в производстве, пока не будет найден простой метод измерения удлинения.

Испытание на затяжку также требуется перед сборкой методом измерения удлинения, и создается кривая длины усилия затяжки 4. В соответствии с силой затяжки, заданной проектировщиком, соответствующее удлинение находится на кривой силы затяжки с 4 длинами. Силу затяжки резьбового соединения контролируют путем измерения удлинения резьбы. резьбовое крепление во время сборки.

3. Принцип испытания на затяжку резьбовых креплений Принцип испытания на затяжку резьбовых креплений показан ниже: используйте двигатель для привода затяжного устройства (например, втулки) для затягивания резьбовых креплений и используйте датчики усилия, датчики угла и датчики крутящего момента для измерения нить. Усилие крепления крепежных деталей, угол поворота (угол поворота), крутящий момент (момент на резьбовой части, крутящий момент на опорной поверхности головки и суммарный крутящий момент), коэффициент трения (коэффициент трения на резьбовой части, коэффициент трения на опорной поверхности головки) поверхностный и общий коэффициент трения). Сигнал датчика вводится в компьютер посредством аналого-цифрового преобразования. После обработки с помощью соответствующего программного обеспечения компьютер распечатывает кривую угла силы затяжки, кривую угла поворота крутящего момента и данные статистической обработки силы затяжки, крутящего момента и коэффициента трения.

Кроме того, используя гидравлический принцип, кривая сила затяжки-длина создается с помощью датчика силы и датчика перемещения.

4 Анализ разрушения резьбовых соединений Болт шкива коленчатого вала двигателя класса прочности 12.9 с оцинкованной поверхностью, собранный методом крутящего момента. Во время использования происходит разворот. Позже он был заменен на оцинкованный для обработки DACRO. Но снова появился феномен «растягивания».

Помимо затягивания шкива коленчатого вала, от этого болта также требуется отличная противооткручивающая способность. То есть требуется более значительная сила трения между опорной поверхностью головки болта и торцом головки коленчатого вала. Другими словами, этот болт должен учитывать как функции предварительного натяга, так и функции защиты от ослабления.

После осмотра металлографическая структура, предел прочности и твердость болтов соответствуют техническим требованиям, но излом U-образного болта имеет характеристики водородного охрупчивания.

Результаты испытаний на затяжку болтов показывают, что при одинаковом крутящем моменте усилие затяжки болтов DACRON на 31,7% выше, чем у оцинкованных болтов. Поскольку крутящий момент при сборке определяется по коэффициенту трения оцинкованных болтов, при использовании вместо него болтов DACRON он не изменится. Крутящий момент при сборке, из-за пониженного коэффициента трения, растягивающая сила на болте увеличится более чем на 30%, что может достичь или превысить предел текучести болта, и болт может подвергнуться пластической деформации. 

Результаты испытаний на затяжку болтов также показывают, что при одинаковом усилии затяжки коэффициент трения оцинкованных болтов в среднем на 56% выше, чем у болтов DACRON. Если изменить момент затяжки болтов DACRON, он может достигать силы затяжки оцинкованных болтов. Поскольку сила трения пропорциональна положительному давлению, сила трения между опорной поверхностью головки болта и торцом головки коленчатого вала не может соответствовать требованиям защиты от откручивания. Видно, что в оригинальной конструкции использована оцинкованная обработка из-за ее значительного коэффициента трения, что способствует повышению способности к самоблокировке.

На основании вышеприведенного анализа предлагаются три решения: Вариант 1: Использовать оцинкованные болты, но усилить обработку дегидрированием; Вариант 2: Используйте болты DACRON, но требуйте их коэффициента трения. Вариант 3: Используйте болты DACRON и примите дополнительные меры против ослабления.

Вариант 1 был окончательно принят, и проблема была решена.

5 Заключение Испытание на затяжку может обеспечить надежную основу для процесса сборки различных резьбовых крепежных изделий. По результатам испытаний на затяжку сформулированы четыре метода сборки резьбовых крепежных изделий. Каждый из четырех методов сборки имеет свои достоинства. Конкретная операция должна всесторонне учитывать различные факторы, такие как требования к затяжке, состояние оборудования, уровень качества резьбовых соединений и стоимость. 

Кроме того, испытание на затяжку также способствует анализу отказов и улучшению качества резьбовых соединений. Испытание на затяжку широко используется за рубежом, и некоторые отечественные компании также проводят эту работу. Считается, что с непрерывным развитием машиностроения испытание на затяжку будет признавать все больше и больше людей, и испытание на затяжку также станет необходимым испытанием в испытании на механические характеристики.