Come base meccanica, la tendenza del fissaggio va da fissaggio strutturale a fissaggio funzionale. Con lo sviluppo dell'industria automobilistica, ferroviaria ad alta velocità, dell'aviazione e di altri settori, i requisiti per la resistenza allentata degli elementi di fissaggio sono sempre più severi.
Al momento, ci sono molte forme di fissaggio a prova libera, non esiste un principio guida unificato e non esiste una base per la progettazione e la selezione. Pertanto, è molto importante valutare la resistenza allentata degli elementi di fissaggio. Di solito, le prestazioni del dispositivo di fissaggio vengono valutate mediante calcoli teorici e confronti di test.
Allo stato attuale, il test della resistenza allentata degli elementi di fissaggio in patria e all'estero supera principalmente due metodi
Gjb715.3-89 (metodo di prova delle vibrazioni accelerate), la modalità di caricamento e le condizioni di vibrazione e impatto sono più vicine allo stato di utilizzo effettivo di vari elementi di fissaggio, in particolare nella valutazione della durata anti allentamento della connessione anti allentata del dispositivo di fissaggio, che è principalmente utilizzato nell'industria aerospaziale.
Metodo di prova delle vibrazioni trasversali GB / t10431-2008 per dispositivi di fissaggio, questo metodo può misurare con precisione le variabili della forza di pre-serraggio della connessione del dispositivo di fissaggio durante la prova di vibrazione, descrivere il processo di modifica della forza di precarico nel test, fornire il diagramma della curva della relazione tra la forza di pre-serraggio e i tempi (o tempo) di vibrazione, e prendere la variabile della riduzione del precarico come criterio per misurare l'allentamento della connessione del dispositivo di fissaggio, e l'efficienza del test è alta, Tutti i settori tranne quello aerospaziale sono applicabili.
Il confronto di prova di diversi dispositivi di fissaggio anti allentamento comuni viene eseguito mediante il metodo di prova delle vibrazioni trasversali, che fornisce un riferimento per la selezione di dispositivi di fissaggio anti allentamento e test su scala più ampia.
1 、 Test comparativo
Cinque tipi di elementi di fissaggio anti allentamento sono stati selezionati per il confronto. Ogni elemento di fissaggio è stato selezionato da 10 gruppi di campioni qualificati con ciascun indice di prestazione, rispettivamente:
Bullone (gb / t5782) + dado comune (gb / t6170) + rondella piatta (gb / t97.1);
Bullone (gb / t5782) + controdado a dente variabile (tb / t3019);
Bullone (gb / t5782) + dado comune (gb / t6170) + rondella elastica (gb / t93);
Bullone (gb / t5782) + dado comune (gb / t6170) + rondella autobloccante (Nord lock);
Bullone (gb / t5782) + dado comune (gb / t6170) + rondella di sicurezza (rispetto al tipo).
La specifica del bullone selezionata in questo test è M14 e il grado di prestazione è 10,9; Il grado di prestazione del dado è 10 e il pad piatto è 300 hv.
2 、 Metodo di prova
Il test comparativo è stato condotto 3000 volte di vibrazione trasversale secondo gb / t10431-2008 e l'attenuazione della forza di pre serraggio del bullone di prova è stata registrata in tempo reale.
La relazione tra coppia di serraggio T, precarico assiale F e diametro nominale D del collegamento a vite può essere espressa dal coefficiente di coppia: T=kxfxd (1)
Poiché la differenza del coefficiente di coppia K tra i campioni influenzerà i risultati del test, questo test non adotta la stessa coppia di serraggio, ma viene adottato lo stesso metodo di precarico assiale iniziale. Il precarico iniziale è la tensione assiale al 70% della resistenza allo snervamento del campione di bullone, ovvero f=(rpo.2xas) X70% (2)
Dove:
F è il precarico assiale iniziale;
Rp0.2 è la tensione di allungamento non proporzionale specificata per i campioni di bulloni, rp0.2=640mpa, vedere gb / t3098.1-2010;
Come l'area della sezione della tensione nominale dei bulloni, come=157 mm, vedere gb / t3098.1-2010.
Criteri di valutazione: dopo 3000 test di vibrazione trasversale di 240 secondi, il rapporto tra precarico residuo e precarico iniziale non è inferiore al 70% e le prestazioni anti-allentamento del campione&# 39 possono essere giudicate qualificate.
3 、 Risultati dei test e analisi
（1） Bullone + dado comune + rondella piatta
Il primo gruppo di test adotta dadi comuni e pastiglie piatte, che in linea di principio non hanno prestazioni di vibrazione e anti allentamento, quindi vengono utilizzati come gruppo di riferimento per il test comparativo.
Dalla curva del tempo della forza assiale nella Figura 1, il 90% della forza assiale dei campioni di bulloni è diminuita drasticamente entro 30 secondi dopo il test, indicando che la coppia di attrito statico di bullone e dado è a rottura rapida entro 30 secondi e il precarico del bullone è stato completamente perso, il che causa l'allentamento della connessione a bullone.
I risultati del test mostrano che il dado e la rondella comuni non hanno alcuna funzione anti allentamento in condizioni di carico dinamico, urti e vibrazioni. Pertanto, è necessario utilizzare il dispositivo di fissaggio anti allentamento per migliorare l'affidabilità del collegamento meccanico.
Figura 1 curva di attenuazione del precarico del gruppo 1
（2） Bullone + controdado a dente variabile
Il secondo gruppo di test adotta un controdado a denti variabili. Dalla curva tempo forza assiale nella Figura 2, si può vedere che dopo la prova di vibrazione trasversale di 240s, tranne per il fatto che il rapporto tra forza assiale residua e forza assiale iniziale del campione 9 è inferiore al 70%, la forza assiale residua dei campioni rimanenti può soddisfare i criteri del test qualificato e il valore medio del rapporto tra forza assiale residua e forza assiale iniziale è superiore all'85%, i risultati mostrano che il controdado a dente variabile ha buone prestazioni anti allentamento e può mantenere il filo autobloccante in condizioni di carico dinamico, impatto e vibrazione.
Figura 2 curva di attenuazione del precarico del gruppo 2
La filettatura del controdado a dente variabile è diversa da quella della filettatura metrica e c'è un 30 nella parte inferiore del dente. La superficie inclinata a forma di cuneo del bullone sarà la parte superiore dello smusso della filettatura interna dopo che la filettatura interna ed esterna è stata avvitata, in modo che la forza normale generata quando la filettatura entra in contatto con l'asse del bullone è 60 ° ， Invece di 30 in metrico ° ， La pressione normale tra i filetti viene modificata da f / sin60 ° Modifica af / sin30 °。 Quando il fattore di attrito tra i filetti e la forza di precarico assiale F sono uguali, la forza di attrito del filetto con superficie inclinata a cuneo è molto maggiore di quella della filettatura metrica ordinaria, che migliora notevolmente la coppia anti allentamento.
Inoltre, la filettatura con bisello a cuneo ha eliminato la grande capacità portante della prima e della seconda superficie di accoppiamento quando le filettature interne ed esterne sono abbinate al sistema metrico. L'intera filettatura della vite non è sollecitata in modo uniforme ed esiste il fenomeno della concentrazione delle sollecitazioni, che migliora efficacemente le prestazioni anti allentamento e anti vibrazione, come mostrato in Fig.3.
Figura 3 filettatura spl e filettatura metrica
Ci sono alcuni difetti nel dado, che ha una grande sensibilità al diametro della filettatura del bullone. Cioè, il diametro della filettatura del bullone rientra nell'intervallo di tolleranza e il coefficiente di coppia dopo l'abbinamento con la filettatura interna del tipo a dente variabile è ancora un tasso di dispersione relativamente grande.
Il grande diametro della filettatura del bullone si deformerà a causa del contatto con la superficie inclinata, il che potrebbe portare all'attenuazione della forza assiale in caso di uso ripetuto e, in una certa misura, influenzarne le prestazioni di riutilizzo.
（3） Bullone + dado comune + rondella elastica
Il secondo gruppo di test adotta rondelle elastiche standard comuni. Dalla Figura 4, il precarico assiale di tutti i campioni di prova scende rapidamente a 0 kn entro 30 secondi dal test, ovvero il collegamento a vite è stato allentato e guasto.
Tempo di prova dell'immagine / S
Figura 4 curva di attenuazione del precarico del gruppo 3
La forza di reazione elastica della rondella elastica viene appiattita dalla deformazione elastica, che può compensare continuamente la forza assiale della coppia di connessione del bullone e impedire l'allentamento del bullone a causa della fatica causata dalle vibrazioni continue. Allo stesso tempo, l'estremità inclinata del tampone elastico è contro la superficie di supporto del bullone o del dado e la superficie della parte collegata, che svolge il ruolo di arresto e di prevenzione dell'allentamento.
Tuttavia, il test mostra che la rondella elastica non può impedire l'allentamento in condizioni di forti urti e vibrazioni, perché la guarnizione in acciaio per molle taglia un'apertura e quindi viene trattata mediante deformazione elastica e la sua forza di reazione elastica è notevolmente ridotta; Allo stesso tempo, la dimensione della rondella è ridotta, il diametro equivalente della superficie di contatto tra la testa del bullone e la parte collegata diventa più piccolo, il che riduce significativamente l'attrito e il momento di ritiro di questa parte.
La rondella elastica è facile da espandere e la punta inclinata dell'apertura danneggia facilmente la superficie di connessione durante il serraggio rapido. Pertanto, si sconsiglia di utilizzare la rondella elastica come metodo di prevenzione allentata per le parti chiave del giunto con forti vibrazioni e alto rischio di allentamento.
（4） Bullone + dado comune + rondella autobloccante
Il quarto gruppo di test adotta la rondella autobloccante a doppio dente (Nord lock). Dopo 240 secondi di vibrazione trasversale, il rapporto tra la forza assiale residua e la forza assiale iniziale di 10 gruppi di campioni è 82,51% - 87,61%, come mostrato nella Figura 5, che soddisfano tutti lo standard del test di prestazione anti allentamento qualificato.
Figura 5 curva di attenuazione del precarico del gruppo 4
Lo strato di rondella autobloccante del dente a due strati ha denti obliqui per ingranare tra loro e dentellature radiali sono sulle due superfici di montaggio delle rondelle. Durante il serraggio, è possibile incorporare dentellature radiali nella superficie di supporto e nella superficie di installazione del bullone o del dado.
Quando i bulloni oi dadi sono allentati a causa di forti vibrazioni, i denti inclinati tra le rondelle verranno sollevati con un movimento sfalsato. L'angolo di inclinazione a del dente inclinato è maggiore dell'angolo di salita della filettatura metrica, che può allungare il bullone per svolgere una forza di pre serraggio stabile. Serve ad aumentare la forza di pre serraggio per evitare che si allenti allungando il bullone, come mostrato nella Figura 6.
Figura 6nl rondella
L'uso della rondella deve avere una grande forza di pre serraggio per fare in modo che la connessione e la superficie di appoggio del bullone o del dado producano una rientranza e diventino una cosa sola. Senza rientranza, non svolgerà la funzione di anti allentamento della rondella, ovvero la rondella è adatta per l'anti allentamento di elementi di fissaggio ad alta resistenza.
（5） Bullone + dado comune + rondella di sicurezza
Il quinto gruppo di test ha adottato la rondella di sicurezza (rispetto al tipo) e il valore medio del rapporto tra la forza assiale residua e la forza assiale iniziale di 10 gruppi di campioni dopo 240 secondi di forte vibrazione è di circa 86. 7%, come mostrato in Figura 7. Il rapporto tra la forza assiale residua e la forza assiale iniziale di ciascun gruppo di campioni è superiore al 70%, il che significa che tutti soddisfano lo standard di valutazione del test delle prestazioni anti allentamento.
Figura 7 curva di attenuazione del precarico del gruppo 5
La rondella di sicurezza (rispetto al tipo) è una struttura a cricchetto conica a doppia faccia (vedere Fig. 8). Sotto l'azione del precarico, il cricchetto viene premuto nel corpo di collegamento e nella superficie di supporto del bullone o del dado e diventa un corpo unico, che aumenta la forza di attrito inverso della superficie del giunto. Allo stesso tempo, la struttura conica ha elasticità e può compensare la perdita della forza di pre-serraggio dopo la pressatura e migliorare le prestazioni anti allentamento in due aspetti.
Figura 8 rondella di sicurezza
Sommario
Quando l'elemento di fissaggio è in condizioni di variazione del carico, vibrazioni e urti, è importante scegliere il tipo anti allentamento appropriato e affidabile per migliorare la qualità dei prodotti e il carattere di sicurezza del funzionamento. L'analisi mostra che:
La rondella elastica standard ha prestazioni anti allentamento inaffidabili. È ampiamente utilizzato in tutti i ceti sociali a causa della sua semplice installazione e del basso costo, che è un rischio.
La tecnologia del controdado a denti variabili viene introdotta dall'estero. Dopo più di dieci anni di assorbimento e miglioramento in Cina, si è gradualmente adattato alle esigenze dell'industria dei binari nazionali. La prestazione anti allentamento è affidabile ed è diventata una sorta di comune prodotto di fissaggio anti allentamento nel settore delle piste.
La rondella autobloccante e la rondella di sicurezza sono prodotti brevettati di produttori esteri. Le prestazioni a prova di serratura sono stabili e affidabili, ma il costo di utilizzo è relativamente elevato. Se gli standard corrispondenti possono essere stabiliti e la localizzazione può essere completata, sarà vantaggioso per l'applicazione su larga scala.
