Nới lỏngbu lông và đai ốckết nối là một vấn đề hư hỏng phổ biến trong kỹ thuật cơ khí, luôn là chủ đề nghiên cứu nóng trong ngành dây buộc. Dựa trên kinh nghiệm lắp ráp thực tế và điều kiện làm việc thực tế, tài liệu này phân loại các cấu trúc-chống nới lỏng phổ biến cho bu lông và đai ốc, trình bày chi tiết về nguyên tắc làm việc, các tình huống có thể áp dụng và các khiếm khuyết vốn có của từng phương pháp chống nới lỏng. Trong khi đó, nó giải thích cơ chế cốt lõi của-hiệu suất chống-nới lỏng lâu dài của các đai ốc tự{6}}khóa, cung cấp tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho việc lựa chọn-bộ phận buộc chặt tại chỗ và xây dựng quy trình lắp ráp.
1. Các loại và nguyên tắc chống nới lỏng phổ biếnBu lông và đai ốc
1.1 Đai ốc đôi chống{1}}nới lỏng (Chống nới lỏng-đai ốc đôi)
Còn được gọi là đai ốc chống nới lỏng-. Sau khi hai đai ốc được siết chặt ngược chiều nhau, lực nén dọc trục liên tục sẽ được tạo ra giữa chúng và tác dụng lên các bề mặt tiếp xúc ren dạng lưới. Hai đai ốc được khóa càng chặt thì áp suất bình thường trên bề mặt tiếp xúc ren cũng như mômen ma sát giữa các cặp ren càng lớn. Bất kỳ sự nới lỏng quay nào của đai ốc đều phải vượt qua lực ma sát lớn giữa các sợi lưới. Ngay cả khi tải bên ngoài dao động trong quá trình vận hành thiết bị, áp suất kích giữa hai đai ốc vẫn không đổi, mang lại hiệu quả chống nới lỏng bền vững.
Kịch bản áp dụng: Thích hợp cho các kết nối bu lông có hoặc không có yêu cầu tải trước, chỉ áp dụng trong điều kiện làm việc có độ rung nhẹ và tải ổn định.
Nhược điểm: Chiếm không gian lắp đặt dọc trục lớn, khả năng chống nới lỏng-hạn chế và dễ bị hỏng trong điều kiện rung động khắc nghiệt.
1.2 Đai ốc chống nới lỏng-lồi lồi-khóa cứng
Đai ốc chống nới lỏng-Khóa cứng bao gồm một đai ốc lồi phía dưới và một đai ốc lõm phía trên để sử dụng phù hợp. Đai ốc lồi phía dưới sử dụng gia công lệch tâm với độ lệch tâm nhẹ để đóng vai trò khối nêm; đai ốc lõm phía trên được xử lý thành một vòng tròn đồng tâm tiêu chuẩn không có độ lệch tâm. Bề mặt khớp của đai ốc trên và dưới đều là bề mặt lồi lõm{3}}hình nón, tạo thành cấu trúc tự khóa-cơ khí tương tự như búa nêm sau khi siết chặt.
Tải trước trục nhỏ có thể tạo ra áp lực khóa hướng tâm rất lớn trên bề mặt khớp côn. Áp suất được truyền đồng bộ đến các ren được chia lưới, làm tăng đáng kể mô-men xoắn ma sát trên cả bề mặt tiếp xúc ren và bề mặt côn lồi-lõm. Nó khóa xu hướng xoay chỉ một cách cơ học và mang lại hiệu suất chống{3}năng lỏng tuyệt vời.
Kịch bản áp dụng: Áp dụng cho các kết nối bu lông có hoặc không có yêu cầu tải trước và có thể được sử dụng cho dịch vụ lâu dài-trong điều kiện làm việc khắc nghiệt với tần số rung động cao và tải trọng xen kẽ.
Nhược điểm: Yêu cầu độ chính xác gia công cực cao đối với cấu trúc lệch tâm, quy trình sản xuất khó khăn và chi phí mua sắm cao.
1.3 Đai ốc chống{1}}nới lỏng Spiralock
Đặc điểm cấu trúc cốt lõi của đai ốc Spiralock là độ dốc hình nêm 30 độ{1}}được gia công ở chân ren trong. Khi bu lông và đai ốc được siết chặt và ăn khớp với nhau, đầu ren bu lông sẽ ép chặt vào độ dốc hình nêm-của ren trong để tạo thành lực khóa cứng có độ bền-cao.
Đối với ren thông thường tiêu chuẩn, góc giữa lực tiếp xúc pháp trên bề mặt ren và trục bu lông là 30 độ. Các ren khóa xoắn ốc thay đổi góc biên dạng ren, làm cho góc bao gồm đạt tới 60 độ. Áp suất bình thường của các cặp ren lớn hơn nhiều so với áp suất buộc chặt dọc trục, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống ma sát và hạn chế triệt để sự lỏng lẻo khi quay của ren.
Kịch bản áp dụng: Chỉ áp dụng cho các kết cấu kết nối yêu cầu tải trước ổn định và các bộ phận được kết nối không được làm bằng vật liệu quá mềm.
Nhược điểm: Hiệu ứng chống nới lỏng-sẽ thất bại hoàn toàn khi tải trước của bu-lông giảm; Cần có mô-men xoắn siết chặt lớn hơn để vượt qua lực cản ma sát giữa các răng ren để đạt được tải trước bu lông cần thiết.
1.4 Vòng đệm lò xo tách chống{1}}nới lỏng
Sau khi đai ốc được siết chặt để làm phẳng vòng đệm lò xo tách, vòng đệm sẽ tạo ra lực đàn hồi liên tục để giữ cho ren trong và ren ngoài được khít chặt. Mô-men xoắn ma sát được hình thành bởi lực tiếp xúc không đổi ngăn cản sự quay của đai ốc. Trong khi đó, các cạnh cắt sắc bén ở lỗ xẻ tương ứng nhúng vào bề mặt đáy của đai ốc và bề mặt của các bộ phận được kết nối, ngăn chặn hơn nữa sự xoay tương đối của đai ốc thông qua khóa vật lý.
Hạn chế ứng dụng: Không thích hợp cho các kết nối có bề mặt khớp nối siêu cứng; các cạnh cắt không thể bám vào nền cứng và mất hoàn toàn-chức năng chống nới lỏng. Tiêu chuẩn này cũng không áp dụng cho các kết nối yêu cầu tải trước cao vì nó sẽ làm tăng tốc độ suy giảm tải trước của bu lông.
1.5 Vòng đệm lò xo hình nón chống{1}}nới lỏng
Nó có chung nguyên lý chống nới lỏng-như vòng đệm lò xo chia đôi thông thường, dựa vào lực bật đàn hồi sau khi nén để nén các cặp ren và thực hiện chống{1}}nở do ma sát. So với vòng đệm lò xo chia đôi thông thường, vòng đệm lò xo hình nón có độ cứng kết cấu cao hơn và có thể cung cấp áp suất dọc trục lớn hơn trong cùng một hành trình nén, mang lại hiệu suất và độ ổn định chống nới lỏng tốt hơn.
Hạn chế ứng dụng: Vẫn không phù hợp với các bộ phận kết nối có độ chính xác- cao với yêu cầu tải trước nghiêm ngặt.
1.6 Vòng đệm tự khóa-Khóa Nord-lớp kép-tự khóa-
Loại vòng đệm này được sử dụng theo cặp, có răng cưa góc nghiêng-lớn ở một bên và các răng cưa chống trượt hướng tâm-ở phía bên kia. Trong quá trình lắp ráp, hai vòng đệm được lắp ngược chiều với các bề mặt răng nghiêng hướng vào nhau. Sau khi siết chặt, các răng cưa hướng tâm bên ngoài cắn chặt vào mặt đầu đai ốc và bề mặt bộ phận được kết nối để cố định hoàn toàn các bề mặt tiếp xúc bên ngoài, chỉ để lại sự trượt tương đối giữa các bề mặt răng nghiêng bên trong của hai vòng đệm.
Khi bu lông có xu hướng lỏng và xoay, hiệu ứng kích nêm giữa các bề mặt răng nghiêng bên trong sẽ sinh ra lực nâng dọc trục. Khoảng cách nâng do vòng đệm tạo ra lớn hơn khoảng cách nâng dọc trục do nới lỏng ren, điều này sẽ khóa ngược lại xu hướng nới lỏng của ren và đạt được hiệu quả chống nới lỏng vĩnh viễn.
Hạn chế ứng dụng: Không thể sử dụng cho các bề mặt khớp siêu cứng hoặc siêu mềm. Máy giặt có hướng lắp đặt cụ thể và sẽ mất-chức năng chống nới lỏng nếu lắp ngược lại. Nó cũng không hợp lệ đối với các kết nối lỏng lẻo mà không tải trước.
2. Nguyên tắc cốt lõi của việc không{1}}nới lỏngĐai ốc-tự khóa
Hiệu suất chống nới lỏng-dài hạn{1}}củađai ốc tự khóabắt nguồn từ cấu trúc luồng phi tiêu chuẩn-được tối ưu hóa đặc biệt.
Độ dốc hình nêm 30 độ-được xử lý tại chân ren trong của đai ốc-tự khóa. Sau khi chia lưới và siết chặt, các đầu ren bu lông ấn chặt vào các sườn dốc hình nêm-để tạo thành lực khóa cơ học có độ bền-cao. Đối với ren thông thường hình chữ V-60 độ tiêu chuẩn, góc bao gồm giữa lực tiếp xúc thông thường và trục bu lông là 30 độ, trong khi góc bao gồm thay đổi thành 60 độ đối với ren tự khóa, dẫn đến thay đổi cơ bản về trạng thái ứng suất.
So sánh lực cơ học: Dưới cùng lực căng bu lông dọc trục P0, lực tiếp xúc bình thường của ren thông thường tiêu chuẩn chỉ là 1,15P0, trong khi lực tiếp xúc bình thường của ren tự khóa đạt tới 2P0. Tỷ lệ lực của cả hai là khoảng 7:12, giúp cải thiện đáng kể lực ma sát chống nới lỏng của các cặp ren.
Ngoài ra, các luồng tự khóa-sẽ giải quyết được khiếm khuyết ứng suất không đồng đều cố hữu của các luồng thông thường. Đối với ren hình chữ V-60 độ thông thường, ren tham gia thứ nhất và thứ hai chịu 70%~80% tổng tải, trong khi các ren còn lại hầu như không chịu tải. Trong điều kiện rung-dài hạn và tải xen kẽ, các ren phía trước dễ bị hỏng do quá tải, dẫn đến lực khóa bị suy giảm nhanh chóng, vòng quay của ren bị lỏng, thậm chí là bị kẹt và tuột chỉ.
Các luồng tự khóa-phân phối tải đồng đều trên tất cả các vòng ren được gắn thông qua các sườn dốc hình nêm-, nhận ra ứng suất đồng bộ của tất cả các luồng. Nó tránh được lỗi quá tải ren cục bộ, về cơ bản loại bỏ hiện tượng lỏng bu-lông do rung động và đạt được hiệu quả chống nới lỏng-dài hạn{3}}không cần bảo trì.
