Ovlivňuje povrchová úprava vlastnosti utahování šroubů?

Má povrchová úprava vliv na utahovací vlastnosti šrouby? Ano. Aby se snížila chyba rozptylu součinitele točivého momentu šroubu a zlepšila se odolnost proti korozi, jsou spojovací prvky obvykle podrobeny povrchové úpravě. Různé povrchové úpravy však mají významný vliv na koeficient tření závitových spojovacích prvků, což v konečném důsledku ovlivňuje utahovací vlastnosti šroubů. Kombinací příslušných znalostí o spojovacích prvcích následuje analýza vlivu povrchové úpravy na charakteristiky utahování šroubů.

I. Teoretická analýza vlivu součinitele tření na součinitel krouticího momentu šroubu

1. Utahovací moment šroubového spoje

1.1 Tření ve spirálových párech trojúhelníkových šroubů

Tření v pohyblivých párech lze podle tvaru styčné plochy rozdělit na rovinné tření, nakloněné rovinné tření a drážkové tření. Pro zjednodušení výpočtu třecí síly v pohybujících se dvojicích, bez ohledu na geometrický tvar dvou prvků kinematické dvojice pohybující se dvojice, lze kontakt dvou složek s různými geometrickými tvary považovat za pohybující se dvojici v kontaktu podél jedné roviny (jak je znázorněno na obrázku 1) a vzorec pro výpočet její třecí síly lze jednotně vyjádřit jako vzorec (1):

Drážkové tření: Trojúhelníkový závitový rotující pár může aproximovat pohyb matice na šroubu jako pohyb klínovitého jezdce na nakloněné ploše drážky, to znamená kombinaci tření v drážce a tření v nakloněné rovině. V tomto okamžiku je úhel drážky roven 90 stupňům - (jak je znázorněno na obrázku 2).

1.2 Utahovací moment šroubů

Celkový točivý moment požadovaný během procesu utahování šroubu se skládá ze dvou částí: utahovacího momentu pro překonání tření páru závitů a třecího momentu mezi hlavou šroubu nebo maticí a nosným povrchem.

2. Součinitel momentu šroubového spojení

Celkový krouticí moment šroubu je rozdělen do tří částí, jmenovitě spotřeba tření na nosné ploše šroubu, spotřeba tření závitu a spotřeba předpětí (jak je znázorněno na obrázku 3).

Z tabulky 1 je patrné, že během procesu utahování představuje energie spotřebovaná třením na ploše podpěry šroubu asi 50 %, spotřeba tření závitu asi 40 % a spotřeba práce s předpětím asi 10 %. Při stejném utahovacím momentu, kdy se koeficient tření změní o 0,05, je variační rozsah předpětí až 43,1 %. To znamená, že pokud existují nepatrné rozdíly v povrchové úpravě šroubů, za předpokladu zvýšení koeficientu tření o 0,05, je axiální předpětí pouze 57 % původního, což přinese velká potenciální bezpečnostní rizika pro spolehlivost šroubových spojů. Proto je třeba věnovat plnou pozornost výzkumu koeficientu tření párů závitů.

II. Analýza vlivu povrchové úpravy na momentový koeficient

Prostřednictvím multifunkčního systému analýzy upevnění šroubů lze měřit upínací sílu, celkový točivý moment a točivý moment na páru závitů během procesu utahování šroubů, což může přesně a v reálném čase odrážet vztah mezi upínací silou a točivým momentem a současně měřit koeficient tření šroubu.šroubový závit a nosný povrch hlavy šroubu. Analýza dat ukazuje, že tloušťka galvanizované vrstvy má malý vliv na koeficient tření hlavy šroubu, ale má významný vliv na koeficient tření závitu, který má v konečném důsledku také významný vliv na koeficient točivého momentu.

III. Vliv povrchové úpravy na přípustnou pevnost šroubů

Závitové spojovací prvky jsou během utahování vystaveny kombinovanému torzně-tahovému namáhání. Podle třetí teorie pevnosti lze dovolené ekvivalentní napětí závitových spojovacích prvků získat vzorcem (9):

Při utahování závitových spojovacích prvků se celkový krouticí moment rozdělí na tři části: spotřeba tření na ploše opěry šroubu, spotřeba tření závitu a spotřeba předpětí. Mezi nimi spotřeba tření na podpěrné ploše šroubu a spotřeba tření závitu způsobí, že tyčová část závitového spojovacího prvku bude nést torzní smykové napětí a spotřeba předpětí způsobí, že tyčová část závitového spojovacího prvku bude generovat skutečné tahové napětí. Ekvivalentní tahové napětí, které šroub unese, je pevné a nesmí překročit mez kluzu šroubu. Proto se snižuje torzní smykové napětí, které nese tyčová částzávitový uzávěrmůže zvýšit tahové napětí generované skutečným předpětím, to znamená, že snížením spotřeby tření na ploše podpěry šroubu a spotřeby tření závitu se točivý moment co nejvíce převede na předpětí.

Analýza koeficientu tření ukazuje, že šrouby s malým koeficientem tření mohou získat větší axiální předpětí aplikací malého krouticího momentu, což má velký význam pro úsporu spotřeby energie a zlepšení provozní účinnosti šroubů.

IV. Faktory ovlivňující charakteristiky utahování šroubů

(1) Analýza ukazuje, že koeficient tření má významný vliv na rozložení energie ve spotřebě tření nosné plochy šroubu, spotřebě tření závitu a spotřebě předpětí během procesu utahování. Malá změna koeficientu tření způsobí velké kolísání předpětí.

(2) Prostřednictvím experimentální analýzy vztahu mezi různými povrchovými úpravami a koeficientem tření závitových spojovacích prvků, jakož i předpětím krouticího momentu, se získají pravidla vlivu tloušťky galvanizované vrstvy a různých chromátových úprav na koeficient tření a koeficient točivého momentu: čím větší je tloušťka povlaku, tím vyšší je koeficient tření; koeficient tření šroubů ošetřených C2C chromátem je mnohem větší než u šroubů ošetřených C2D chromátem.

(3) Ve srovnání se šrouby ošetřenými chromátem C2C ​​může použití šroubů ošetřených chromátem C2D snížit spotřebu točivého momentu tření na nosné ploše šroubu a závitu a získat větší axiální předpětí, což má velký význam pro úsporu spotřeby energie a zlepšení provozní účinnosti šroubů.