Là một cơ sở cơ khí, xu hướng của dây buộc là từ dây buộc cấu trúc đến dây buộc chức năng. Với sự phát triển của ô tô, đường sắt cao tốc, hàng không và các ngành công nghiệp khác, các yêu cầu về khả năng chống lỏng lẻo của ốc vít ngày càng khắt khe hơn.
Hiện nay, có nhiều hình thức chứng minh ốc vít lỏng lẻo, không có nguyên tắc chỉ đạo thống nhất, không có cơ sở để thiết kế và lựa chọn. Vì vậy, việc đánh giá khả năng chống lỏng của ốc vít là rất quan trọng. Thông thường, hiệu suất của dây buộc được đánh giá bằng tính toán lý thuyết và so sánh thử nghiệm.
Hiện nay, việc kiểm tra độ bền lỏng của ốc vít trong và ngoài nước chủ yếu thông qua hai phương pháp
Gjb715.3-89 (phương pháp thử nghiệm rung động gia tốc), chế độ tải và điều kiện rung và va đập gần với trạng thái sử dụng thực tế của các ốc vít khác nhau, đặc biệt là trong việc đánh giá tuổi thọ chống lỏng lẻo của kết nối chống lỏng lẻo, chủ yếu là dùng trong ngành hàng không vũ trụ.
Phương pháp thử nghiệm rung động ngang Gb / t10431-2008 đối với dây buộc, phương pháp này có thể đo chính xác các biến của lực siết trước của kết nối dây buộc trong quá trình thử nghiệm rung động, mô tả quá trình thay đổi của lực tải trước trong thử nghiệm, đưa ra biểu đồ đường cong của mối quan hệ giữa lực siết trước và thời gian rung (hoặc thời gian), và lấy biến số giảm tải trước làm tiêu chí để đo độ lỏng kết nối của dây buộc và hiệu quả thử nghiệm cao, tất cả các ngành công nghiệp ngoại trừ hàng không vũ trụ đều có thể áp dụng được.
Việc so sánh thử nghiệm của một số ốc vít chống lỏng lẻo phổ biến được thực hiện bằng phương pháp thử nghiệm rung động ngang, cung cấp tài liệu tham khảo cho việc lựa chọn ốc vít chống lỏng lẻo và các thử nghiệm quy mô lớn hơn.
1 、 Kiểm tra so sánh
Năm loại ốc vít chống lỏng lẻo đã được lựa chọn để so sánh. Mỗi dây buộc được chọn từ 10 nhóm mẫu đủ tiêu chuẩn với từng chỉ số hoạt động, tương ứng:
Bu lông (gb / t5782) + đai ốc thông dụng (gb / t6170) + vòng đệm phẳng (gb / t97.1);
Bulong (gb / t5782) + đai ốc kẹt loại răng biến thiên (tb / t3019);
Bu lông (gb / t5782) + đai ốc thông thường (gb / t6170) + vòng đệm lò xo (gb / t93);
Bu lông (gb / t5782) + đai ốc thông dụng (gb / t6170) + vòng đệm tự khóa (khóa Nord);
Vòng đệm an toàn bu lông (gb / t5782) + đai ốc chung (gb / t6170) + (so với loại).
Đặc điểm kỹ thuật bu lông được chọn trong bài kiểm tra này là M14 và cấp tính năng là 10,9; Cấp hiệu suất của đai ốc là 10 và tấm đệm phẳng là 300hv.
2 method Phương pháp kiểm tra
Thử nghiệm so sánh được thực hiện 3000 lần rung ngang theo gb / t10431-2008 và sự suy giảm lực siết trước của bu lông thử nghiệm được ghi lại trong thời gian thực.
Mối quan hệ giữa mômen siết T, tải trước trục F và đường kính danh nghĩa D của bu lông trong mối nối vít có thể được biểu thị bằng hệ số mômen: T=kxfxd (1)
Vì sự khác biệt của hệ số mômen K giữa các mẫu sẽ ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm, nên thử nghiệm này không áp dụng cùng một mômen siết, nhưng áp dụng cùng một phương pháp tải trước dọc trục ban đầu. Tải trước ban đầu là lực căng dọc trục ở độ bền chảy 70% của mẫu bu lông, tức là f=(rpo.2xas) X70% (2)
Ở đâu:
F là tải trước dọc trục ban đầu;
Rp0,2 là ứng suất giãn dài không tỷ lệ quy định cho các mẫu bu lông, rp0,2=640mpa, xem gb / t3098.1-2010;
Diện tích mặt cắt ứng suất danh nghĩa của bu lông là=157mm, xem gb / t3098.1-2010.
Tiêu chí đánh giá: sau 3000 lần thử nghiệm rung động ngang 240 giây, tỷ lệ giữa tải trước còn lại và tải trước ban đầu không nhỏ hơn 70% và hiệu suất chống lỏng lẻo của mẫu&# 39 có thể được đánh giá là đạt tiêu chuẩn.
3 results Kết quả thử nghiệm và phân tích
（1） Bu lông + đai ốc thông thường + máy giặt phẳng
Nhóm thử nghiệm đầu tiên sử dụng đai ốc thông thường và miếng đệm phẳng, về nguyên tắc không có rung động và chống lỏng lẻo, vì vậy chúng được sử dụng làm nhóm tham chiếu cho thử nghiệm so sánh.
Từ đường cong thời gian lực dọc trục trong Hình 1, 90% lực dọc trục của mẫu bu lông đã giảm mạnh trong vòng 30 giây sau khi thử nghiệm, cho thấy rằng cặp ma sát tĩnh của bu lông và đai ốc nhanh hỏng trong vòng 30 giây và tải trước bu lông đã bị bị mất hoàn toàn, làm cho kết nối bu lông lỏng lẻo.
Kết quả thử nghiệm cho thấy đai ốc và vòng đệm thông thường không có chức năng chống lỏng trong điều kiện tải động, va đập và rung động. Do đó, cần phải sử dụng dây buộc chống lỏng để nâng cao độ tin cậy của kết nối cơ khí.
Hình 1 đường cong suy giảm của tải trước nhóm 1
（2） Bulông + đai ốc kẹt kiểu răng biến đổi
Nhóm thử nghiệm thứ hai sử dụng đai ốc kẹt kiểu răng thay đổi. Từ đường cong thời gian của lực dọc trục trong Hình 2, có thể thấy rằng sau 240 giây thử nghiệm dao động ngang, ngoại trừ tỷ số giữa lực dọc trục dư và lực dọc trục ban đầu của mẫu 9 nhỏ hơn 70%, lực dọc trục còn lại của các mẫu còn lại có thể đáp ứng các tiêu chí của thử nghiệm đủ điều kiện, và giá trị trung bình của tỷ số giữa lực dọc trục còn lại và lực dọc trục ban đầu là hơn 85%, Kết quả cho thấy đai ốc kẹt kiểu răng biến đổi có tính năng chống lỏng tốt và có thể giữ ren tự khóa dưới điều kiện tải trọng động, va đập và rung động.
Hình 2 đường cong suy giảm của tải trước nhóm 2
Ren của đai ốc kẹt kiểu răng biến thiên khác với ren hệ mét và có 30 ở dưới cùng của răng. Bề mặt nghiêng hình nêm của bu lông sẽ nằm trên đỉnh vát của ren trong sau khi ren trong và ren ngoài được vặn vào, do đó lực bình thường tạo ra khi ren tiếp xúc với trục của bu lông là 60 ° ， Thay vì 30 tính theo hệ mét ° ， Áp suất pháp tuyến giữa các ren thay đổi từ f / sin60 ° Thay đổi thành f / sin30 °。 Khi hệ số ma sát giữa ren và lực tải trước trục F như nhau, lực ma sát của ren với mặt nghiêng hình nêm là lớn hơn nhiều so với ren hệ mét thông thường, giúp cải thiện đáng kể mô-men xoắn chống lỏng lẻo.
Ngoài ra, ren có góc xiên loại bỏ khả năng chịu lực lớn của bề mặt giao phối thứ nhất và thứ hai khi ren trong và ren ngoài khớp với hệ mét. Toàn bộ ren của trục vít không được ứng suất đều, và tồn tại hiện tượng tập trung ứng suất, điều này giúp cải thiện hiệu quả tính năng chống lỏng và chống rung, như thể hiện trong Hình 3.
Hình 3 ren và ren hệ mét
Đai ốc có một số khuyết điểm, có độ nhạy lớn đối với đường kính ren bu lông. Nghĩa là, đường kính ren bu lông nằm trong phạm vi dung sai, và hệ số mômen sau khi ăn khớp với ren trong kiểu răng biến thiên vẫn là tỷ lệ phân tán tương đối lớn.
Đường kính lớn của ren bu lông sẽ bị biến dạng do tiếp xúc với bề mặt nghiêng, có thể dẫn đến suy giảm lực dọc trục khi sử dụng nhiều lần và ở một mức độ nào đó sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tái sử dụng của nó.
（3） Bu lông + đai ốc thông thường + máy giặt lò xo
Nhóm thử nghiệm thứ hai sử dụng vòng đệm lò xo tiêu chuẩn chung. Từ Hình 4, tải trước dọc trục của tất cả các mẫu thử nghiệm nhanh chóng giảm xuống 0kn trong vòng 30 giây sau khi thử nghiệm, nghĩa là kết nối vít đã bị lỏng và không thành công.
Thời gian kiểm tra hình ảnh / S
Hình 4 đường cong suy giảm của tải trước nhóm 3
Phản lực đàn hồi của vòng đệm lò xo được làm phẳng bằng biến dạng đàn hồi, có thể bù lại lực dọc trục của cặp kết nối bu lông liên tục và ngăn chặn bu lông bị lỏng do mỏi do rung động liên tục. Đồng thời, đầu nghiêng của đệm lò xo so với bề mặt đỡ của bu lông hoặc đai ốc và bề mặt của chi tiết được kết nối, có vai trò ngăn chặn và chống lỏng lẻo.
Tuy nhiên, thử nghiệm cho thấy rằng vòng đệm lò xo không thể ngăn chặn sự lỏng lẻo trong điều kiện va đập và rung động mạnh, vì miếng đệm bằng thép lò xo cắt ra một lỗ và sau đó nó được xử lý bằng cách biến dạng đàn hồi, và phản lực đàn hồi của nó bị giảm đáng kể; Đồng thời, kích thước vòng đệm hẹp, đường kính tương đương của bề mặt tiếp xúc giữa đầu bu lông và chi tiết kết nối càng nhỏ, điều này làm giảm đáng kể ma sát và mômen rút của chi tiết này.
Vòng đệm lò xo dễ bị giãn nở và đầu mở nghiêng dễ làm hỏng bề mặt kết nối khi siết nhanh. Do đó, không nên sử dụng vòng đệm lò xo như một phương pháp phòng ngừa lỏng lẻo cho các bộ phận khớp chính có độ rung mạnh và nguy cơ lỏng lẻo cao.
（4） Vòng đệm tự khóa + đai ốc thông dụng + bu lông
Nhóm thử nghiệm thứ tư sử dụng vòng đệm tự khóa răng kép (khóa Nord). Sau 240 giây rung ngang, tỷ số giữa lực dọc trục còn lại và lực dọc trục ban đầu của 10 nhóm mẫu là 82,51% - 87,61%, như trong Hình 5, tất cả đều đạt tiêu chuẩn của thử nghiệm tính năng chống nới lỏng đạt tiêu chuẩn.
Hình 5 đường cong suy giảm của tải trước nhóm 4
Lớp vòng đệm tự khóa răng hai lớp có các răng xiên để đan lưới với nhau, và các răng cưa hướng tâm nằm trên hai bề mặt lắp ráp của vòng đệm. Khi siết chặt, răng cưa xuyên tâm có thể được nhúng vào bề mặt đỡ và bề mặt lắp đặt của bu lông hoặc đai ốc.
Khi bu lông hoặc đai ốc bị lỏng dưới tác động mạnh, các răng nghiêng giữa vòng đệm sẽ bị nâng lên do chuyển động so le. Góc dốc a của răng nghiêng lớn hơn góc lên của ren hệ mét, có thể làm cho bu lông dài ra để đóng một lực siết trước ổn định. Đó là tăng lực siết trước để tránh bị lỏng bằng cách kéo căng bu lông, như trong Hình 6.
Hình 6nl máy giặt
Việc sử dụng vòng đệm phải có lực siết trước lớn để làm cho bề mặt kết nối và bu lông hoặc đai ốc tạo ra vết lõm và trở thành một. Nếu không có vết lõm, nó sẽ không đóng chức năng chống nới lỏng của máy giặt, tức là, máy giặt phù hợp với chức năng chống nới lỏng của các chốt có độ bền cao.
Vòng đệm an toàn her 5） bu lông + đai ốc thông thường +
Nhóm thử nghiệm thứ năm đã thông qua vòng đệm an toàn (so với loại) và giá trị trung bình của tỷ số giữa lực dọc trục còn lại và lực dọc trục ban đầu của 10 nhóm mẫu sau 240 giây rung động mạnh là khoảng 86. 7%, như được minh họa trong Hình 7. Tỷ lệ giữa lực dọc trục dư và lực dọc trục ban đầu của mỗi nhóm mẫu là hơn 70%, có nghĩa là tất cả chúng đều đạt tiêu chuẩn đánh giá của phép thử tính năng chống lỏng lẻo.
Hình 7 đường cong suy giảm của tải trước nhóm 5
Máy giặt an toàn (loại so với) là một cấu trúc bánh cóc hai mặt hình nón (xem Hình 8). Dưới tác động của tải trước, bánh cóc được ép vào thân kết nối và bề mặt đỡ của bu lông hoặc đai ốc, và trở thành một thân, làm tăng lực ma sát ngược của bề mặt khớp. Đồng thời, cấu trúc hình nón có tính đàn hồi, và có thể bù đắp sự mất mát của lực siết trước sau khi ép, và cải thiện hiệu suất chống lỏng lẻo ở hai khía cạnh.
Hình 8 máy giặt an toàn
Tóm lược
Khi dây buộc trong điều kiện thay đổi tải trọng, rung và sốc, điều quan trọng là phải chọn loại chống lỏng lẻo thích hợp và đáng tin cậy để nâng cao chất lượng sản phẩm và tính an toàn khi vận hành. Phân tích cho thấy rằng:
Máy giặt lò xo tiêu chuẩn có hiệu suất chống lỏng lẻo không đáng tin cậy. Nó được sử dụng rộng rãi trong mọi tầng lớp xã hội vì lắp đặt đơn giản và chi phí thấp, ít rủi ro.
Công nghệ locknut kiểu răng biến thiên được du nhập từ nước ngoài. Sau hơn mười năm hấp thụ và cải tiến ở Trung Quốc, nó đã dần dần thích nghi với nhu cầu của ngành công nghiệp đường đua trong nước. Hiệu suất chống lỏng lẻo là đáng tin cậy và nó đã trở thành một loại sản phẩm dây buộc chống lỏng lẻo phổ biến trong ngành công nghiệp đường ray.
Máy giặt tự khóa và máy giặt an toàn là sản phẩm đã được cấp bằng sáng chế của các nhà sản xuất nước ngoài. Hiệu suất kiểm tra khóa ổn định và đáng tin cậy, nhưng chi phí sử dụng tương đối cao. Nếu các tiêu chuẩn tương ứng có thể được thiết lập và nội địa hóa có thể được hoàn thành, nó sẽ có lợi cho việc áp dụng trên quy mô lớn.
