Методе затезања за причвршћиваче са навојем

Један од кључних изазова у монтажи вијцима је постизање тачног преднапрезања одговарајућим методама затезања. Недовољно преднапрезање узроковано нетачним процесима затезања је чест узрок квара вијчане везе. Дизајнери морају бити упознати са принципима и карактеристикама уобичајених техника затезања вијака. Овај чланак систематски уводи шест примарних метода за контролу преднапрезања вијака. Треба напоменути да је одређени степен расипања преднапрезања неизбежан без обзира на усвојену методу затезања, што спада у нормалне карактеристике процеса.

Шест главних метода се широко користи за контролу предоптерећења навојапричвршћивачи:затезање контролисано обртним моментом, затезање контролисано под углом, затезање контролисано на тачки попуштања, затезање истезањем завртња, термичко затезање и затезање које показује затезање.

1. Затезање контролисано обртним моментом

Затезање контролисаним обртним моментом је најчешће коришћена метода контроле преднапрезања у индустријским применама. Називни момент затезања потребан за монтажу завртња може се добити из стандардних табела обртног момента или израчунати према корелацији између момента притезања и преднапрезања завртња.

Током затезања, дршка завртња подноси и аксијално затезно напрезање и торзионо смицање. Конвенционалне референтне табеле обртног момента генерално занемарују торзионо напрезање и претпостављају да 75% укупног напона доприноси ефективној аксијалној напетости. У условима високог трења, торзиони напон се значајно повећава. Када се преклопи са аксијалним напрезањем, еквивалентни напон може премашити границу течења материјала и довести до квара вијака. За већу прецизност, процес се контролише тако да комбиновани еквивалентни напон достигне приближно 90% границе течења, обезбеђујући безбедну и поуздану монтажу балансирањем аксијалног и торзионог напрезања.

Самозакључујући причвршћивачи којима доминира обртни момент, као што сунајлонске матице и механичке сигурносне матице се широко користе у сценаријима склоним вибрацијама како би се спречило отпуштање. Ови причвршћивачи значајно повећавају торзиони напон у дршци вијка током затезања и мењају ефикасност конверзије обртног момента у предоптерећење. Због тога се вредности обртног момента морају у складу са тим подесити током подешавања параметара.

Главно ограничење затезања контролисаним обртним моментом је да се 85% до 95% примењеног обртног момента троши на превазилажење трења навоја и површине лежаја. Мање варијације у условима трења могу довести до значајног одступања предоптерећења. Примена стабилизатора трења на причвршћиваче може смањити дисперзију трења и побољшати тачност затезања.

Стандардне мере за побољшање тачности затезања обртног момента су сумиране на следећи начин:

1. Избегавајте употребу обичних равних подлошки. Релативно клизање између подложака и контактних површина мења ефективни радијус трења и нарушава однос обртног момента и предоптерећења. Ако је потребна већа површина лежаја да би се смањио површински притисак, предност се даје прирубничким вијцима и прирубничким наврткама.

2. Одредите момент затезања кроз стварну калибрацију. Мерници напрезања се могу причврстити на дршку завртња ради калибрације затезања на лицу места у стварним условима монтаже. Мерне ћелије инсталиране испод глава вијака пружају помоћно мерење, али су мање прецизне од мерача напрезања због измењених карактеристика контакта.

3. Када експериментална калибрација није доступна, свеобухватно израчунајте стандардни момент затезања на основу толеранције обраде затварача, димензија лежаја навртке и карактеристика момента закључавања. Професионални програм за израчунавање обртног момента ТОРКУЕ који је развио Болт Сциенце може реализовати тачан прорачун.

4. Наведите вредности момента затезања на цртежима склопа са стандардном толеранцијом од ±5%. За критичне спојеве користите калибриране момент кључеве и извршите верификацију момента након монтаже.

Различите методе затезања резултирају различитим нивоима дисперзије преднапрезања, међу којима чиста контрола обртног момента представља релативно велико одступање.

2. Затезање под контролом угла

Затезање под углом, такође познато као метода ротације навртки, уведено је убрзо након Другог светског рата за ручно склапање и сада је компатибилно са опремом за затезање. Процес прво затеже вијак до обртног момента седишта, а затим ротира матицу под унапред одређеним углом да би завртањ довео до делимичне пластичне деформације. Овај метод ефикасно смањује флуктуацију преднапрезања узроковану толеранцијом границе течења и обезбеђује бољу конзистентност предоптерећења од чистог затезања обртним моментом.

Главни недостаци укључују захтев за експерименталном калибрацијом углова затезања (нема универзалних применљивих параметара) и ограничену поновну употребу. Поновљено затезање након пластичне деформације лако узрокује квар причвршћивача на замор.

3. Затезање контролисано на тачки течења

Развијена од стране СПС-а и позната и као метода заједничке контроле, ова техника пружа једну од највећих тачности предоптерећења. Минимизира утицај варијације коефицијента трења и постиже високо конзистентно преднапрезање завртња.

Изведен из ручне процене осећаја затезања, овај метод усваја електронски систем контроле високе прецизности за прикупљање података о обртном моменту и углу ротације у реалном времену. Праћењем промене нагиба градијента обртног момента, систем тачно идентификује тачку попуштања завртња и одмах прекида затезање како би се избегло преоптерећење.

Упркос побољшаној стабилности, још увек постоји мања расипања преднапрезања због трења навоја. Веће трење навоја повећава торзиони напон и смањује аксијално предоптерећење под истим прагом попуштања. Овај метод прецизно детектује попуштање вијака под комбинованим ефектом затезања и торзије.

Контролисано затезање тачке попуштања се широко користи за критичне компоненте као што сувијци главе цилиндра и вијке клипњаче, обезбеђујући стабилно велико предоптерећење и омогућавајући оптимизовану величину завртња. Међутим, висока цена наменских интелигентних алата за затезање ограничава широку примену. Поуздан преднапон високе прецизности не може се гарантовати у одржавању на терену без одговарајуће професионалне опреме.

4. Затезање вијака

Завртњи великог пречника захтевају изузетно висок момент затезања, што је тешко за конвенционалне алате. За вијке пречника већег од 20 мм, хидрауличко истезање се обично примењује да би се заменили хидраулични момент кључеви, избегавајући прекомерну силу реакције обртног момента и ограничен радни простор.

Принцип рада: Преко матице је постављен наменски хидраулични цилиндар. Вијак или навој сворњака се у потпуности протеже кроз матицу и повезује се са држачем за истезање. Хидраулички притисак растеже вијак аксијално да би се произвело еластично издужење. Док се задржава оптерећење истезања, навртка се ручно ротира и закључава на месту помоћу утичнице и шипке обртног момента.

Ова метода обезбеђује изузетно високу тачност предоптерећења кроз прецизну хидрауличку контролу притиска. Међутим, мањи губитак предоптерећења се јавља након отпуштања притиска услед еластичног одскока. Демонтажа кородираних или заплењених матица остаје велика оперативна потешкоћа.

5. Термичко затезање

Термичко затезање користи карактеристике термичког ширења метала. Вијак се загрева и издужује, а навртка се ротира и поставља. Током хлађења, вијак покушава да се скупи, али је уздужно ограничен стегнутим компонентама, стварајући стабилно аксијално преднапрезање.

Уобичајене методе грејања укључују директно загревање пламеном, грејне омотаче и грејне елементе отпорне на угљеник. Процес је дуготрајан, а прецизно мерење деформације захтева потпуно хлађење до температуре околине, што резултира ниском ефикасношћу. Ретко се користи у општој индустрији и применљив је само за ултра-велике вијке за тешке услове рада.

6. Затезање које показује затезање

Ова метода усваја специјализоване причвршћиваче за означавање оптерећења, подлошке које показују оптерећење или технике детекције деформације за индиректно мерење издужења и преднапрезања завртња, покривајући низ решења за високо прецизну монтажу.

Типични вијци који показују затегнутост укључују Ротаболт и ХиБолт. Ротаболт има централну избушену рупу са унутрашњом мерном иглом и ротирајућу структуру зазора. Игла остаје неоптерећена током еластичног истезања; када се постигне пуно предоптерећење, зазор нестаје и ротација је закључана, што указује на исправно затезање. ХиБолт усваја сличан принцип, у којем благо скупљање завртња стеже централни клин како би се одразио статус напетости.

Подлошке које показују оптерећење се широко користе у челичним конструкцијама нискоградње. Префабриковане избочине на површини машине за прање подложне су пластичној деформацији под оптерећењем. Тачан преднапон се проверава мерењем преосталог зазора помоћу мерача. Ова врста подлошке се ретко користи у прецизној механичкој монтажи.

Издужење вијака може се директно мерити помоћу микрометара или прецизно детектовати ултразвучним испитивањем. Вредности издужења се могу претворити у реално времеболтпредоптерећење кроз калибрацију или прорачун. За ултразвучно мерење, глава завртња и крајња површина захтевају брушење да би се обезбедила оптимална акустична рефлексија и тачност тестирања.