Ali površinska obdelava vpliva na lastnosti zategovanja vijakov?

Ali površinska obdelava vpliva na lastnosti zategovanja vijaki? ja Za zmanjšanje napake disperzije koeficienta navora vijaka in izboljšanje odpornosti proti koroziji so pritrdilni elementi običajno površinsko obdelani. Vendar pa imajo različne površinske obdelave pomemben vpliv na koeficient trenja navojnih pritrdilnih elementov, kar na koncu vpliva na lastnosti zategovanja vijakov. Z združevanjem ustreznega znanja o pritrdilnih elementih v nadaljevanju analiziramo vpliv površinske obdelave na lastnosti zategovanja vijakov.

I. Teoretična analiza vpliva koeficienta trenja na koeficient navora vijaka

1. Zatezni moment vijačne povezave

1.1 Trenje v vijačnih parih trikotnih vijakov

Trenje v gibljivih parih lahko glede na obliko kontaktne površine razdelimo na ravninsko trenje, nagnjeno ravninsko trenje in žlebno trenje. Za poenostavitev izračuna sile trenja v gibajočih se parih, ne glede na geometrijsko obliko dveh elementov kinematičnega para gibajočega se para, lahko stik obeh komponent z različnimi geometrijskimi oblikami obravnavamo kot gibajoči se par v stiku vzdolž ene same ravnine (kot je prikazano na sliki 1), formulo za izračun njegove sile trenja pa lahko enotno izrazimo kot formulo (1):

Trenje v utoru: vrtljivi par trikotnega navoja lahko približa gibanje matice na vijaku kot gibanje klinastega drsnika na nagnjeni površini utora, to je kombinacija trenja v utoru in trenja v nagnjeni ravnini. V tem času je kot utora enak 90 stopinj - (kot je prikazano na sliki 2).

1.2 Navor privijanja vijakov

Skupni navor, potreben med postopkom zategovanja vijaka, je sestavljen iz dveh delov: navora zategovanja za premagovanje trenja navojnega para in navora trenja med glavo ali matico vijaka in podporno površino.

2. Koeficient navora vijačne povezave

Skupni navor vijaka je razdeljen na tri dele, in sicer na porabo trenja na nosilni površini vijaka, porabo trenja navoja in porabo prednapetosti (kot je prikazano na sliki 3).

Iz tabele 1 je razvidno, da med postopkom zategovanja energija, porabljena zaradi trenja na nosilni površini vijaka, znaša približno 50 %, poraba zaradi trenja navojev znaša približno 40 %, poraba dela prednapetosti pa približno 10 %. Pri enakem navoru zategovanja, ko se koeficient trenja spremeni za 0,05, je razpon variacije prednapetosti kar 43,1 %. To pomeni, da če obstajajo majhne razlike v površinski obdelavi sornikov, ob predpostavki, da se koeficient trenja poveča za 0,05, je aksialna prednapetost le 57 % prvotne, kar bo prineslo velike potencialne varnostne nevarnosti za zanesljivost sorničnih povezav. Zato je treba vso pozornost posvetiti raziskavam tornega koeficienta navojnih parov.

II. Analiza vpliva površinske obdelave na koeficient navora

Z večnamenskim sistemom za analizo pritrjevanja vijakov je mogoče izmeriti vpenjalno silo, skupni navor in navor na paru navojev med postopkom zategovanja vijakov, kar lahko natančno in v realnem času odraža razmerje med vpenjalno silo in navorom ter hkrati meri koeficient trenjanavoj vijaka in podporno površino glave vijaka. Analiza podatkov kaže, da ima debelina pocinkane plasti majhen vpliv na koeficient trenja glave vijaka, vendar ima pomemben vpliv na koeficient trenja navoja, ki ima na koncu tudi pomemben vpliv na koeficient navora.

III. Vpliv površinske obdelave na dovoljeno trdnost vijakov

Pritrdilni elementi z navojem so med zategovanjem izpostavljeni kombinirani torzijski in natezni obremenitvi. V skladu s tretjo teorijo trdnosti lahko dovoljeno ekvivalentno napetost navojnih pritrdilnih elementov dobimo s formulo (9):

Ko so navojni pritrdilni elementi zategnjeni, se skupni navor razdeli na tri dele: poraba trenja na nosilni površini vijaka, poraba trenja navoja in poraba prednapetosti. Med njimi bosta zaradi porabe trenja na nosilni površini vijaka in porabe trenja navoja palični del navojnega pritrdilnega elementa prenašal torzijsko strižno napetost, zaradi porabe prednapetosti pa bo palični del navojnega pritrdilnega elementa ustvaril dejansko natezno napetost. Ekvivalentna natezna napetost, ki jo lahko prenese sornik, je fiksna in ne sme preseči napetosti tečenja sornika. Zato je zmanjšanje torzijske strižne napetosti, ki jo nosi palični delnavojni pritrdilni elementlahko poveča natezno napetost, ki nastane zaradi dejanske prednapetosti, kar pomeni, da se z zmanjšanjem porabe trenja na nosilni površini vijaka in porabe trenja navoja navor čim bolj pretvori v prednapetost.

Analiza koeficienta trenja kaže, da lahko sorniki z majhnim koeficientom trenja dosežejo večjo aksialno prednapetost z uporabo majhnega navora, kar je velikega pomena za varčevanje s porabo energije in izboljšanje delovne učinkovitosti sornikov.

IV. Dejavniki, ki vplivajo na značilnosti zategovanja vijakov

(1) Analiza kaže, da koeficient trenja pomembno vpliva na porazdelitev energije pri porabi zaradi trenja podporne površine vijaka, porabi zaradi trenja navojev in porabi dela prednapetosti med postopkom zategovanja. Majhna sprememba koeficienta trenja bo povzročila veliko nihanje prednapetosti.

(2) Z eksperimentalno analizo razmerja med različnimi površinskimi obdelavami in koeficientom trenja navojnih pritrdilnih elementov ter prednapetostjo navora so pridobljena pravila vpliva debeline pocinkane plasti in različnih obdelav s kromatom na koeficient trenja in koeficient navora: večja kot je debelina prevleke, višji je koeficient trenja; koeficient trenja vijakov, obdelanih s kromatom C2C, je veliko večji kot pri vijakih, obdelanih s kromatom C2D.

(3) V primerjavi s sorniki, obdelanimi s kromatom C2C, lahko uporaba sornikov, obdelanih s kromatom C2D, zmanjša porabo trenja navora na podporni površini in navoju sornika ter pridobi večjo aksialno prednapetost, kar je zelo pomembno za prihranek porabe energije in izboljšanje učinkovitosti delovanja sornikov.