Afrouxamento deparafuso e porcaconexões é um problema de falha comum na engenharia mecânica, que sempre foi um tema de pesquisa importante na indústria de fixadores. Com base na experiência prática de montagem e nas condições reais de trabalho, este documento classifica as principais estruturas anti-afrouxamento para parafusos e porcas, elabora o princípio de funcionamento, os cenários aplicáveis e os defeitos inerentes de cada método anti-afrouxamento. Enquanto isso, ele explica o mecanismo central do desempenho-anti-afrouxamento de porcas-autotravantes de longo prazo, fornecendo referências confiáveis para-seleção de fixadores no local e formulação do processo de montagem.
1. Tipos e princípios anti{1}}comuns de afrouxamentoParafusos e Porcas
1.1 Anti-afrouxamento de porca dupla (Butt Nut Anti-afrouxamento)
Também conhecido como anti-afrouxamento-da porca. Depois que duas porcas são apertadas uma contra a outra de forma reversa, uma força de compressão axial contínua será gerada entre elas e atuará nas superfícies de contato da rosca entrelaçada. Quanto mais apertadas as duas porcas estiverem travadas, maior será a pressão normal nas superfícies de contato da rosca, bem como o torque de atrito entre os pares de roscas. Qualquer afrouxamento rotacional das porcas deve superar a grande força de atrito entre as roscas entrelaçadas. Mesmo que a carga externa flutue durante a operação do equipamento, a pressão do macaco entre duas porcas permanece constante, obtendo um efeito anti{5}}afrouxamento sustentável.
Cenários Aplicáveis: Adequado para conexões aparafusadas com ou sem requisitos de pré-carga, aplicável apenas a condições de trabalho com leve vibração e carga estável.
Desvantagens: ocupa grande espaço de instalação axial, capacidade anti{0}}afrouxamento limitada e falha facilmente sob condições severas de vibração.
1.2 Porca Hard Lock Côncava-convexa Anti{2}}afrouxamento
A porca anti-afrouxamento Hard Lock consiste em uma porca convexa inferior e uma porca côncava superior para uso combinado. A porca convexa inferior adota usinagem excêntrica com leve deslocamento central para desempenhar o papel de um bloco de cunha; a porca côncava superior é processada em um círculo concêntrico padrão sem desvio central. As superfícies de junta das porcas superiores e inferiores são todas côncavas côncavas-convexas, formando uma estrutura mecânica de autotravamento-semelhante à cunha do martelo após o aperto.
Uma pequena pré-carga axial pode gerar uma enorme pressão de travamento radial em superfícies de juntas cônicas. A pressão é transmitida às roscas em malha de forma síncrona, aumentando consideravelmente o torque de atrito nas superfícies de contato da rosca e nas superfícies côncavas-convexas. Ele bloqueia mecanicamente a tendência de rotação da rosca e oferece excelente desempenho anti{3}afrouxamento.
Cenários Aplicáveis: aplicável a conexões aparafusadas com ou sem requisitos de pré-carga e pode ser usado para serviços-de longo prazo sob condições de trabalho severas com vibrações severas de alta-frequência e cargas alternadas.
Desvantagens: Requer precisão de usinagem extremamente alta para estrutura excêntrica, processo de produção difícil e alto custo de aquisição.
1.3 Porca Spiralock Anti-afrouxamento
A principal característica estrutural das porcas Spiralock é uma inclinação em forma de cunha de 30 graus-usinada na raiz das roscas internas. Quando os parafusos e as porcas são apertados e encaixados, a ponta das roscas do parafuso pressiona firmemente contra a inclinação-em forma de cunha das roscas internas para formar uma força de travamento rígida-de alta resistência.
Para roscas comuns padrão, o ângulo incluído entre a força de contato normal nas superfícies da rosca e o eixo do parafuso é de 30 graus. As roscas Spiralock alteram o ângulo do perfil da rosca, fazendo com que o ângulo incluído alcance 60 graus. A pressão normal dos pares de roscas é muito maior que a pressão de fixação axial, o que melhora muito a resistência ao atrito e restringe completamente o afrouxamento rotacional da rosca.
Cenários Aplicáveis: Aplicável apenas a estruturas de conexão que exigem pré-carga estável e as peças conectadas não devem ser feitas de materiais excessivamente macios.
Desvantagens: o efeito anti{0}}afrouxamento falhará completamente quando a pré-carga do parafuso diminuir; é necessário um torque de aperto maior para superar a resistência ao atrito entre os dentes da rosca e atingir a pré-carga necessária do parafuso.
1.4 Arruela de pressão dividida anti-afrouxamento
Depois que a porca é apertada para achatar a arruela de pressão dividida, a arruela gera uma força de retorno elástica contínua para manter as roscas internas e externas bem ajustadas. O torque de fricção formado pela força de contato constante impede a rotação da porca. Enquanto isso, arestas de corte afiadas na abertura dividida são incorporadas na superfície inferior da porca e na superfície das peças conectadas, respectivamente, evitando ainda mais a rotação relativa das porcas através do travamento físico.
Limitações do aplicativo: não é adequado para conexões com superfícies de juntas ultra{0}}duras; as arestas de corte não podem ser incorporadas em substratos duros e perdem completamente a função anti-afrouxamento. Também não é aplicável a conexões que requerem alta pré-carga, pois acelerará a atenuação da pré-carga dos parafusos.
1.5 Arruela de pressão cônica anti-afrouxamento
Ela compartilha o mesmo princípio anti{0}}afrouxamento das arruelas de pressão divididas comuns, contando com a força de recuperação elástica após a compressão para comprimir pares de roscas e realizar o anti-afrouxamento por fricção. Em comparação com arruelas de pressão divididas comuns, as arruelas de pressão cônicas têm maior rigidez estrutural e podem fornecer maior pressão axial sob o mesmo curso de compressão, proporcionando melhor estabilidade e desempenho anti{3}}afrouxamento.
Limitações do aplicativo: ainda não é adequado para peças de conexão de alta-precisão com requisitos rígidos de pré-carga.
1.6 Nord-Lock Arruela de travamento automático-de camada dupla-
Esse tipo de arruela é usada em pares, com dentes inclinados de grande-ângulo de um lado e serrilhas radiais-antideslizantes do outro lado. Durante a montagem, duas arruelas são instaladas inversamente com as superfícies dos dentes inclinadas voltadas uma para a outra. Após o aperto, as serrilhas radiais externas mordem firmemente a face da extremidade da porca e a superfície da peça conectada para fixar completamente as superfícies de contato externas, deixando apenas o deslizamento relativo entre as superfícies internas dos dentes inclinados das duas arruelas.
Quando os parafusos tendem a afrouxar e girar, o efeito de elevação em cunha entre as superfícies internas inclinadas dos dentes gerará força de elevação axial. A distância de levantamento gerada pelas arruelas é maior que a distância de levantamento axial causada pelo afrouxamento da rosca, o que bloqueia inversamente a tendência de afrouxamento das roscas e obtém efeito anti{1}}afrouxamento permanente.
Limitações do aplicativo: não pode ser usado para superfícies de juntas ultra{0}}duras ou ultra{1}}macias. A lavadora tem direção de instalação específica e perde a função anti{3}}afrouxamento se instalada de forma inversa. Também é inválido para conexões soltas sem pré-carga.
2. Princípio fundamental de não{1}}afrouxamentoPorcas-autotravantes
O desempenho-anti-de afrouxamento de longo prazo doporcas-autotravantesorigina-se de uma estrutura de thread não{0}}padrão especialmente otimizada.
Uma inclinação-em forma de cunha de 30 graus é processada na raiz das roscas internas das porcas-autotravantes. Depois de encaixar e apertar, as pontas das roscas dos parafusos pressionam rigidamente contra as encostas-em forma de cunha para formar uma força de travamento mecânico-de alta resistência. Para roscas comuns em formato de V-de 60 graus padrão, o ângulo incluído entre a força de contato normal e o eixo do parafuso é de 30 graus, enquanto o ângulo incluído muda para 60 graus para roscas-com travamento automático, levando a uma mudança fundamental no estado de tensão.
Comparação de força mecânica: Sob a mesma tensão axial do parafuso P0, a força de contato normal das roscas comuns padrão é de apenas 1,15P0, enquanto a das roscas autotravantes atinge 2P0. A relação de força dos dois é de cerca de 7:12, o que melhora muito a força de atrito anti{8}}afrouxamento dos pares de fios.
Além disso, os threads com-travamento automático resolvem o defeito de estresse desigual inerente dos threads comuns. Para roscas convencionais em formato de V-de 60 graus, a primeira e a segunda roscas engatadas suportam 70%~80% da carga total, enquanto as roscas restantes suportam quase nenhuma carga. Sob vibração-de longo prazo e cargas alternadas, as roscas frontais são propensas a falhas por sobrecarga, resultando em rápida atenuação da força de travamento, afrouxamento da rotação da rosca e até mesmo emperramento e desgaste da rosca.
Threads de-travamento automático distribuem a carga uniformemente em todas as voltas de thread engajadas por meio de inclinações-em forma de cunha, realizando estresse síncrono de todos os threads. Ele evita falha de sobrecarga local da rosca, elimina fundamentalmente o afrouxamento do parafuso causado pela vibração e proporciona um efeito anti-de afrouxamento-livre de manutenção e de longo prazo.
