Vrste vijakov in matic proti zrahljanju in princip samozapornih matic proti zrahljanju

Rahljanjevijak in matico povezave so pogost problem okvare v strojništvu, ki je bil vedno vroča tema raziskav v industriji pritrdilnih elementov. Na podlagi praktičnih izkušenj s sestavljanjem in dejanskih delovnih pogojev ta dokument razvršča glavne strukture proti popuščanju za vijake in matice, podrobneje opisuje načelo delovanja, uporabne scenarije in inherentne napake vsake metode proti popuščanju. Medtem pojasnjuje osrednji mehanizem dolgoročne učinkovitosti proti zrahljanju samovarovalnih matic in zagotavlja zanesljive reference za izbiro pritrdilnih elementov na kraju samem in formulacijo postopka sestavljanja.

1. Pogoste vrste in načela proti zrahljanjuVijaki in matice

1.1 Protizrahljanje dvojne matice (protizrahljanje sodelne matice)

Znan tudi kot protizrahljanje stožčne matice. Ko sta dve matici vzvratno zategnjeni druga proti drugi, se bo med njima ustvarila neprekinjena aksialna kompresijska sila, ki bo delovala na kontaktni površini zapletenega navoja. Bolj kot sta matici zaklenjeni, večji je normalni pritisk na kontaktne površine navojev, kot tudi torni moment med pari navojev. Vsako rotacijsko popuščanje matic mora premagati veliko silo trenja med zapletenimi navoji. Tudi če zunanja obremenitev med delovanjem opreme niha, tlak dviganja med dvema maticama ostane konstanten, kar zagotavlja trajen učinek proti popuščanju.

Veljavni scenariji: Primerno za vijačne povezave z ali brez zahtev po prednapetosti, uporabno samo za delovne pogoje z rahlimi vibracijami in stabilno obremenitvijo.

Slabosti: Zavzema velik prostor za aksialno namestitev, ima omejeno zmogljivost proti zrahljanju in zlahka odpove v pogojih močnih vibracij.

1.2 Hard Lock konkavno-konveksna matica proti popuščanju

Matica proti popuščanju Hard Lock je sestavljena iz spodnje konveksne matice in zgornje konkavne matice za usklajeno uporabo. Spodnja konveksna matica ima ekscentrično obdelavo z rahlim odmikom središča, da igra vlogo klinastega bloka; zgornja konkavna matica je obdelana v standardni koncentrični krog brez sredinskega odstopanja. Spojne površine zgornjih in spodnjih matic so vse stožčaste konkavno-konveksne površine, ki po zategovanju tvorijo mehansko samozaklepno strukturo, podobno zagozditvi s kladivom.

Majhna aksialna prednapetost lahko ustvari ogromen radialni blokirni pritisk na stožčastih spojnih površinah. Pritisk se sinhrono prenaša na mrežaste navoje, kar močno poveča torni moment tako na kontaktnih površinah navojev kot na konkavno-konveksnih stožčastih površinah. Mehansko blokira težnjo vrtenja niti in zagotavlja odlično delovanje proti popuščanju.

Veljavni scenariji: Uporablja se za vijačne povezave z ali brez zahtev po prednapetosti in se lahko uporablja za dolgoročno uporabo v težkih delovnih pogojih z visokofrekvenčnimi močnimi vibracijami in izmeničnimi obremenitvami.

Slabosti: Zahteva izjemno visoko natančnost obdelave za ekscentrično strukturo, težaven proizvodni proces in visoke stroške nabave.

1.3 Matica proti popuščanju Spiralock

Glavna strukturna značilnost matic Spiralock je 30-stopinjski klinasti naklon, obdelan na korenu notranjih navojev. Ko so vijaki in matice zategnjeni in zapleteni, konica navojev vijakov tesno pritisne na klinasto pobočje notranjih navojev, da tvori visoko trdno togo blokirno silo.

Za standardne navadne navoje je vključeni kot med normalno kontaktno silo na površinah navoja in osjo vijaka 30 stopinj. Navoji Spiralock spremenijo kot profila navoja, tako da vključeni kot doseže 60 stopinj. Običajni tlak parov navojev je veliko večji od tlaka aksialnega pritrjevanja, kar močno izboljša odpornost proti trenju in temeljito zadrži rotacijsko popuščanje niti.

Veljavni scenariji: Uporablja se samo za povezovalne strukture, ki zahtevajo stabilno prednapetost, povezani deli pa ne smejo biti izdelani iz pretirano mehkih materialov.

Slabosti: Učinek proti zrahljanju bo popolnoma odpovedal, ko se prednapetost vijaka zmanjša; za premagovanje trenja med zobmi navoja je potreben večji zatezni moment, da se doseže zahtevana prednapetost vijaka.

1.4 Razcepljena vzmetna podložka proti popuščanju

Ko je matica zategnjena, da se razcepljena vzmetna podložka splošči, podložka ustvari stalno elastično odbojno silo, da notranji in zunanji navoji ostanejo tesno nameščeni. Torni moment, ki ga tvori stalna kontaktna sila, preprečuje vrtenje matice. Medtem se ostri rezalni robovi na razcepljeni odprtini vgradijo v spodnjo površino matice oziroma površino povezanih delov, kar dodatno preprečuje relativno vrtenje matice s fizičnim zaklepanjem.

Omejitve uporabe: Ni primerno za povezave z ultratrdimi spojnimi površinami; rezalni robovi se ne morejo vstaviti v trde podlage in popolnoma izgubijo funkcijo proti zrahljanju. Prav tako ni uporabna za povezave, ki zahtevajo visoko prednapetost, saj bo pospešila oslabitev prednapetosti vijakov.

1.5 Konična vzmetna podložka proti popuščanju

Ima enak princip proti zrahljanju kot običajne podložke z razcepljeno vzmetjo, pri čemer se zanaša na elastično odbojno silo po stiskanju, da stisne pare navojev in doseže trenje proti popuščanju. V primerjavi z običajnimi deljenimi vzmetnimi podložkami imajo stožčaste vzmetne podložke večjo strukturno togost in lahko zagotovijo večji aksialni pritisk pri istem kompresijskem hodu, kar zagotavlja boljšo stabilnost in učinkovitost proti popuščanju.

Omejitve uporabe: Še vedno ni primeren za visoko natančne priključne dele s strogimi zahtevami prednapetosti.

1.6 Nord-Lock dvoslojna samozaklepna podložka

Ta vrsta podložke se uporablja v paru, z nagnjenimi zobmi pod velikim kotom na eni strani in radialnimi protizdrsnimi nazobčani na drugi strani. Med montažo sta dve podložki nameščeni vzvratno z nagnjenimi zobnimi površinami obrnjenimi druga proti drugi. Po zategovanju zunanji radialni nazobčani tesno zagrizejo na čelno ploskev matice in površino povezanega dela, da popolnoma pritrdijo zunanje kontaktne površine, pri čemer ostane le relativno drsenje med notranjima nagnjenima zobnima površinama dveh podložk.

Ko se vijaki nagibajo k popuščanju in vrtenju, bo učinek zagozdenega dviganja med notranjimi nagnjenimi površinami zob ustvaril aksialno dvižno silo. Dvižna razdalja, ki jo ustvarijo podložke, je večja od aksialne dvižne razdalje, ki jo povzroči popuščanje niti, kar obrne zaklepanje nagnjenosti navojev k popuščanju in doseže trajen učinek proti popuščanju.

Omejitve uporabe: Ni mogoče uporabiti za ultra-trde ali ultra-mehke spojne površine. Podložka ima določeno smer namestitve in izgubi funkcijo proti zrahljanju, če je nameščena v nasprotni smeri. Prav tako ni veljaven za ohlapne povezave brez prednapetosti.

2. Osnovno načelo samozapornih matic, ki se ne odvijajo

Dolgoročno delovanje proti zrahljanjusamovarovalne maticeizvira iz posebej optimizirane nestandardne strukture niti.

Na korenu notranjih navojev samozapornih matic je obdelan 30-stopinjski klinasti nagib. Po zaskočenju in zategovanju konice navojev vijakov trdno pritisnejo na klinasta pobočja, da tvorijo visoko trdno mehansko blokirno silo. Za standardne 60-stopinjske navadne navoje v obliki črke V je vključeni kot med normalno kontaktno silo in osjo vijaka 30 stopinj, medtem ko se vključeni kot spremeni na 60 stopinj za samozaklepne navoje, kar vodi do temeljne spremembe napetostnega stanja.

Primerjava mehanske sile: Pri enaki aksialni napetosti vijaka P0 je normalna kontaktna sila standardnih navadnih navojev samo 1,15P0, medtem ko samozaklepni navoji doseže 2P0. Razmerje sil med obema je približno 7:12, kar močno izboljša torno silo proti popuščanju parov niti.

Poleg tega samozaklepni navoji rešujejo inherentno napako neenakomerne napetosti navadnih navojev. Pri običajnih 60-stopinjskih navojih v obliki črke V prvi in ​​drugi vpeti navoj nosita 70 % ~ 80 % skupne obremenitve, medtem ko preostali navoji skoraj nimajo obremenitve. Pri dolgotrajnih vibracijah in izmeničnih obremenitvah so sprednji navoji nagnjeni k odpovedi zaradi preobremenitve, kar ima za posledico hitro oslabitev zaklepne sile, popuščanje vrtenja niti, enakomerno zaskočenje in luščenje niti.

Samozaporni navoji enakomerno porazdelijo obremenitev na vse vpletene zavoje navojev prek klinastih pobočij, kar uresničuje sinhrono napetost vseh navojev. Izogne ​​se odpovedi lokalnega navoja zaradi preobremenitve, popolnoma odpravi popuščanje vijakov, ki ga povzročajo vibracije, in doseže dolgoročni učinek proti popuščanju brez vzdrževanja.