Để đáp ứng chế độ sản xuất dây chuyền lắp ráp quy mô lớn trong ngành công nghiệp ô tô hoặc công nghiệp máy móc xây dựng, các bộ phận phụ thường được sản xuất bởi mỗi nhà cung cấp phụ, và sau đó các bộ phận phụ được lắp ráp bằng cách hàn, đinh tán, liên kết và kết nối bu lông. Các thiết kế kết nối bu lông rất đơn giản, các bộ phận được tiêu chuẩn hóa và lắp ráp rất đơn giản Nó được sử dụng rộng rãi vì hiệu quả cao và tháo rời. Kết nối bu lông thường được điều khiển bởi mô-men xoắn được đặt trước. Do ma sát giữa mặt bích và cặp ren, khoảng 90% mô-men xoắn được sử dụng để khắc phục ma sát. Bu lông có thể tạo ra sức căng tốt để kẹp phôi trước điểm năng suất của bu lông. Tuy nhiên, lực lượng không được thiết lập càng lớn, càng tốt. Nếu vượt quá điểm năng suất của bu lông, lực càng lớn, biến dạng nhựa càng tốt và thậm chí gãy xương có thể xảy ra. Do đó, trong quá trình lắp ráp và thắt chặt các bộ phận chính, quá trình thắt chặt đáng tin cậy có thể được thiết lập bằng cách phân tích lực kẹp để đảm bảo độ tin cậy của kết nối.
1, Nguyên tắc kết nối bu lông và buộc chặt
Khoan lỗ ở khớp của hai thành phần và kết nối chúng bằng bu lông. Trong quá trình thắt chặt, các bu lông được kéo dài theo tiên đề bởi lực thắt chặt. Sau khi đạt đến điểm mô-men xoắn, hai thành phần được thắt chặt bởi sự căng thẳng của bu lông (xem Hình 1). Trong điều kiện tương tự, tăng chiều dài của vít có thể làm cho bu lông mở rộng tốt hơn và có được lực kẹp lớn hơn.
Cần lưu ý rằng có một mối quan hệ tuyến tính giữa mô-men xoắn và lực kẹp trong phạm vi biến dạng đàn hồi bu lông. Việc siết chặt bu lông không được vượt quá giới hạn sử dụng. Nếu nó đạt đến điểm năng suất, nó sẽ mất khả năng quay trở lại và tạo ra biến dạng nhựa hoặc thậm chí gãy xương. Với sự gia tăng của lớp bu lông, độ bền kéo của nó cũng sẽ tăng lên. Do đó, lớp bu lông và mô-men xoắn cần thiết để thắt chặt nên được xác định theo tình hình năng suất thực tế. Đối với các bu lông chính trong động cơ, bu lông lớp 12.9 thường được chọn để có được độ bền kéo cao hơn.
Mô-men xoắn có thể được đo trực tiếp bằng cờ lê mô-men xoắn thủ công và súng siết điện, nhưng lực kẹp được quan tâm nhiều hơn. Lực kẹp không đơn giản như mô-men xoắn được áp dụng. Trong cùng một quá trình thắt chặt bu lông, trước khi biến dạng nhựa xảy ra, bu lông càng được xoay nhiều, mô-men xoắn càng lớn. Tuy nhiên, với sự gia tăng mô-men xoắn, lực kẹp không nhất thiết phải tăng tuyến tính, bởi vì 90% mô-men xoắn được tiêu thụ bởi ma sát giữa bu lông và mặt bích và ma sát trong cặp sợi, và yếu tố ma sát có sự phân tán lớn. Lấy hai ví dụ, ví dụ, nếu có xỉ hàn hoặc hư hỏng ren trên vít của bu lông, bu lông có thể không được đặt đúng vị trí khi nó được thắt chặt vào mô-men xoắn mục tiêu; nếu sợi được đổ dầu trước khi siết chặt bu lông, lực kẹp cao hơn có thể thu được bằng cách giảm ma sát dưới cùng một mô-men xoắn. Do đó, yêu cầu lực kẹp cao hơn, ngoài phương pháp mô-men xoắn, có thể sử dụng kiểm soát mô-men xoắn và giám sát góc, hoặc phương pháp góc thắt chặt và quá trình thắt chặt tiên tiến khác.
2, Phương pháp đo lực kẹp siêu âm
Để kiểm soát tốt hơn hiệu ứng thắt chặt, trong nhà máy động cơ, thường cần phân tích lực kẹp cho các kết nối bu lông quan trọng như bu lông đầu xi lanh, bu lông thanh kết nối và bu lông nắp mang chính để có được kiểm soát quy trình tốt hơn
Quá trình đo lường và phân tích lực kẹp có thể được giảm đáng kể bằng máy phân tích đo siêu âm. Thiết bị đo bao gồm máy phát xung, cảm biến nhiệt độ, phần mềm đo lường và phân tích, cảm biến nhận siêu âm và cáp. Tải trọng trục tỷ lệ thuận với độ giãn dài khi bu lông được thắt chặt, có lợi cho sự chênh lệch thời gian truyền của sóng siêu âm dọc theo hướng lực trục trong môi trường bu lông và có thể được thay đổi theo tải trục Các bước chính như sau: 1
(1) Xác định mối quan hệ giữa lực thắt chặt bu lông và độ giãn dài: để giảm sự thay đổi, bu lông được thử nghiệm phải đến từ cùng một lô với bu lông khi đo lực kẹp. Bu lông được lắp ráp trên dụng cụ hiệu chuẩn. Sau khi đặt cấp bu lông, đặc điểm kỹ thuật bu lông, tổng chiều dài, chiều dài kẹp và các thông tin khác, mối quan hệ giữa tải trước và kéo dài thu được bằng cách đo dụng cụ trong quá trình áp dụng mô-men xoắn và tệp hiệu chuẩn được tạo ra.
(2) Hiệu chuẩn chiều dài ban đầu của bu lông: trước khi đo lực kẹp, hiệu chỉnh chiều dài ban đầu của bu lông cần phân tích, dán cảm biến thu âm thanh lên trên cùng của bu lông và sử dụng dụng cụ đo để thu gợn sóng chiều dài ban đầu.
(3) Đo lường và phân tích lực kẹp: sau khi lắp ráp các bộ phận theo quá trình thiết lập, thắt chặt bu lông, làm sạch bề mặt mẫu, kết nối cảm biến nhận âm thanh với miếng vá bu lông và dụng cụ đo phát ra tín hiệu siêu âm. Theo gợn sóng và thời gian phản xạ, kết hợp với chiều dài ban đầu của bu lông, độ giãn dài của bu lông sau khi thắt chặt được tính toán và lực kẹp cuối cùng được xác định theo mối quan hệ giữa các tài liệu hiệu chuẩn .
(4) Kiểm soát chất lượng phân tích lực kẹp: khi sử dụng phân tích siêu âm, bởi vì nhiệt độ môi trường được giữ không đổi, đỉnh và đáy của bu lông phải được mài để có đủ mặt phẳng mịn song song, để tạo điều kiện phản xạ siêu âm và có được kết quả chính xác hơn. Trong nghiên cứu, nên sử dụng nhiều mẫu hơn để đo lường và kết quả đo nên được phân tích trong thời gian thực. Khi có các giá trị bất thường, cần thông qua nhiều xác minh để loại bỏ lỗi đo lường. Theo nguyên tắc thống kê, kích thước mẫu phải ít nhất là hơn 30 và dữ liệu sẽ tuân theo hoặc xấp xỉ tuân theo phân phối bình thường.
3 Tóm tắt
Sử dụng công nghệ đo lường và phân tích siêu âm có thể đạt được không phá hủy, phát hiện nhanh chóng, kết quả phát hiện có thể được tìm thấy, cải thiện đáng kể hiệu quả và độ chính xác của phép đo. Thông qua phân tích lực kẹp, nó có thể cung cấp hướng dẫn và điều chỉnh cho quá trình thắt chặt, có thể kiểm soát tốt hơn quá trình thắt chặt và cải thiện chất lượng hơn so với sử dụng cờ lê mô-men xoắn để phát hiện mô-men xoắn tĩnh.
