Como base mecânica, a tendência dos fixadores é de fixador estrutural para fixador funcional. Com o desenvolvimento dos setores automotivo, ferroviário de alta velocidade, aviação e outras indústrias, os requisitos para a resistência solta dos fechos são cada vez mais rígidos.
No momento, existem muitas formas de prova soltas de fixadores, não existe um princípio orientador unificado e não existe uma base para o design e a seleção. Portanto, é muito importante avaliar a resistência à folga dos fixadores. Normalmente, o desempenho do fixador é avaliado por cálculo teórico e comparação de teste.
Atualmente, o teste de resistência à folga de fixadores em casa e no exterior passa principalmente por dois métodos
Gjb715.3-89 (método de teste de vibração acelerada), o modo de carregamento e as condições de vibração e impacto estão mais próximos do estado de uso real de vários fixadores, especialmente na avaliação da vida antifolta da conexão antifolamento do fixador, que é principalmente usado na indústria aeroespacial.
Método de teste de vibração transversal Gb / t10431-2008 para fixadores, este método pode medir com precisão as variáveis da força de pré-aperto da conexão do fixador durante o teste de vibração, descrever o processo de mudança da força de pré-carga no teste, fornecer o diagrama da curva da relação entre a força de pré-aperto e os tempos de vibração (ou tempo), e tome a variável da redução da pré-carga como o critério para medir a folga da conexão do fixador e a eficiência do teste é alta. Todas as indústrias, exceto aeroespacial, são aplicáveis.
O teste de comparação de vários fechos antiaderentes comuns é realizado pelo método de teste de vibração transversal, que fornece referência para a seleção de fechos antiafrouxos e testes em maior escala.
1 、 teste comparativo
Cinco tipos de fechos anti-frouxos foram selecionados para comparação. Cada fixador foi selecionado a partir de 10 grupos de amostras qualificadas com cada índice de desempenho, respectivamente:
Parafuso (gb / t5782) + porca comum (gb / t6170) + arruela plana (gb / t97.1);
Parafuso (gb / t5782) + contraporca de dente variável (tb / t3019);
Parafuso (gb / t5782) + porca comum (gb / t6170) + arruela de pressão (gb / t93);
Parafuso (gb / t5782) + porca comum (gb / t6170) + arruela de travamento automático (Nord lock);
Parafuso (gb / t5782) + porca comum (gb / t6170) + arruela de segurança (vs tipo).
A especificação do parafuso selecionada neste teste é M14 e o grau de desempenho é 10,9; O grau de desempenho da porca é 10 e a almofada plana é 300hv.
2 、 Método de teste
O teste comparativo foi realizado 3000 vezes de vibração transversal de acordo com gb / t10431-2008, e a atenuação da força de pré-aperto do parafuso de teste foi registrada em tempo real.
A relação entre o torque de aperto T, a pré-carga axial F e o diâmetro nominal D do parafuso na conexão do parafuso pode ser expressa pelo coeficiente de torque: T=kxfxd (1)
Como a diferença do coeficiente de torque K entre as amostras afetará os resultados do teste, este teste não adota o mesmo torque de aperto, mas o mesmo método de pré-carga axial inicial é adotado. A pré-carga inicial é a tensão axial a 70% da resistência ao escoamento da amostra do parafuso, ou seja, f=(rpo.2xas) X70% (2)
Onde:
F é a pré-carga axial inicial;
Rp0.2 é a tensão de alongamento não proporcional especificada para amostras de parafusos, rp0.2=640mpa, consulte gb / t3098.1-2010;
Como é a área seccional de tensão nominal dos parafusos, como=157 mm, consulte gb / t3098.1-2010.
Critérios de avaliação: após 3000 vezes de teste de vibração transversal de 240s, a relação entre a pré-carga residual e a pré-carga inicial não é inferior a 70% e o desempenho anti-frouxo da amostra&# 39 pode ser considerado qualificado.
3 、 Resultados e análises de teste
（1） Parafuso + porca comum + arruela plana
O primeiro grupo de testes adota porcas e almofadas planas comuns, que em princípio não apresentam vibração e desempenho antipolagem, por isso são utilizadas como grupo de referência para teste comparativo.
A partir da curva de tempo de força axial na Figura 1, 90% da força axial dos espécimes de parafuso diminuiu drasticamente dentro de 30s após o teste, indicando que o par de fricção estática de parafuso e porca é a falha rápida em 30s, e a pré-carga do parafuso foi completamente perdido, o que faz com que a conexão do parafuso se solte.
Os resultados do teste mostram que a porca comum e a arruela não têm função anti-folga sob a condição de carga dinâmica, choque e vibração. Portanto, é necessário usar o fixador anti-folga para melhorar a confiabilidade da conexão mecânica.
Figura 1 curva de atenuação da pré-carga do grupo 1
（2） Parafuso + contraporca de dente variável
O segundo grupo de testes adota contraporca de tipo de dente variável. A partir da curva de força axial-tempo na Figura 2, pode-se ver que após o teste de vibração transversal de 240s, exceto que a razão entre a força axial residual e a força axial inicial da amostra 9 é inferior a 70%, a força axial residual das amostras restantes pode atender aos critérios de teste qualificado, e o valor médio da relação entre a força axial residual e a força axial inicial é superior a 85%. Os resultados mostram que a porca de aperto tipo dente variável tem bom desempenho anti-frouxidão e pode manter a rosca travamento automático sob carga dinâmica, condição de impacto e vibração.
Figura 2 curva de atenuação da pré-carga do grupo 2
A rosca da contraporca de dente variável é diferente da rosca métrica e há um 30 na parte inferior do dente. A superfície inclinada em forma de cunha do parafuso estará no topo do chanfro da rosca interna após a rosca interna e externa ser aparafusada, de modo que a força normal gerada quando a rosca entra em contato com o eixo do parafuso é 60 ° ， Em vez de 30 em ° métrico ， A pressão normal entre as roscas é alterada de f / sin60 ° Mudança para f / sin30 °。 Quando o fator de atrito entre as roscas e a força de pré-carga axial F são os mesmos, a força de atrito da rosca com superfície inclinada em forma de cunha é muito maior do que a rosca métrica comum, o que melhora muito o torque anti-frouxo.
Além disso, a rosca com chanfro em cunha eliminou a grande capacidade de carga da primeira e da segunda superfícies de contato quando as roscas internas e externas são combinadas com o sistema métrico. Toda a rosca do parafuso não é tensionada uniformemente, e existe o fenômeno de concentração de tensão, o que melhora efetivamente o desempenho anti-frouxo e anti-vibração, conforme mostrado na Fig. 3.
Figura 3spl rosca e rosca métrica
Existem algumas deficiências na porca, que possui uma grande sensibilidade ao diâmetro da rosca do parafuso. Ou seja, o diâmetro da rosca do parafuso está dentro da faixa de tolerância, e o coeficiente de torque após a correspondência com a rosca interna do tipo de dente variável ainda tem uma taxa de dispersão relativamente grande.
O grande diâmetro da rosca do parafuso se deforma devido ao contato com a superfície inclinada, o que pode levar à atenuação da força axial quando o uso repetido e, em certa medida, afetar seu desempenho de reutilização.
（3） Parafuso + porca comum + arruela elástica
O segundo grupo de testes adota arruelas de pressão padrão comuns. Na Figura 4, a pré-carga axial de todas as amostras de teste cai rapidamente para 0kn em 30s após o teste, ou seja, a conexão do parafuso foi solta e falhou.
Tempo de teste de imagem / S
Figura 4 curva de atenuação da pré-carga do grupo 3
A força de reação elástica da arruela de pressão é achatada pela deformação elástica, que pode compensar a força axial do par de conexão do parafuso continuamente e evitar que o parafuso se afrouxe devido à fadiga causada pela vibração contínua. Ao mesmo tempo, a extremidade inclinada da almofada da mola fica contra a superfície de suporte do parafuso ou porca e a superfície da parte conectada, que desempenha o papel de travar e evitar o afrouxamento.
No entanto, o teste mostra que a arruela de pressão não pode evitar afrouxamento sob a condição de forte choque e vibração, porque a junta de aço da mola corta uma abertura e então é tratada por deformação elástica, e sua força de reação elástica é bastante reduzida; Ao mesmo tempo, o tamanho da arruela é estreito, o diâmetro equivalente da superfície de contato entre a cabeça do parafuso e a parte conectada torna-se menor, o que reduz significativamente o atrito e o momento de retirada desta parte.
A arruela de pressão é fácil de expandir e a ponta inclinada da abertura é fácil de danificar a superfície de conexão ao apertar rapidamente. Portanto, não é recomendado o uso de arruela de pressão como um método de prevenção de folga para peças-chave da junta com forte vibração e alto risco de afrouxamento.
（4） Parafuso + porca comum + arruela de travamento automático
O quarto grupo de testes adota arruela de travamento automático de dente duplo (Nord lock). Após 240s de vibração transversal, a razão da força axial residual para a força axial inicial de 10 grupos de amostras é de 82,51% - 87,61%, conforme mostrado na Figura 5, todos os quais atendem ao padrão de teste de desempenho anti-afrouxamento qualificado.
Figura 5 curva de atenuação da pré-carga do grupo 4
A camada da arruela de travamento automático com dente de duas camadas tem dentes oblíquos para engrenar um com o outro, e serrilhados radiais estão nas duas superfícies de montagem das arruelas. Ao apertar, os serrilhados radiais podem ser embutidos na superfície de suporte e na superfície de instalação do parafuso ou porca.
Quando os parafusos ou porcas são soltos sob forte vibração, os dentes inclinados entre as arruelas serão levantados por um movimento escalonado. O ângulo de inclinação a do dente inclinado é maior do que o ângulo de subida da rosca métrica, o que pode fazer o parafuso se alongar para exercer uma força de pré-aperto estável. É para aumentar a força de pré-aperto para evitar afrouxamento ao esticar o parafuso, conforme mostrado na Figura 6.
Figura 6 arruela nl
O uso da arruela deve ter uma grande força de pré-aperto para fazer a conexão e a superfície de rolamento do parafuso ou porca produzir indentação e se tornar uma. Sem recorte, não terá a função de anti-afrouxamento da arruela, ou seja, a arruela é adequada para anti-afrouxamento de fixadores de alta resistência.
（5） Parafuso + porca comum + arruela de segurança
O quinto grupo de testes adotou a arruela de segurança (tipo vs), e o valor médio da razão da força axial residual para a força axial inicial de 10 grupos de amostras após 240s de vibração forte é de cerca de 86. 7%, como mostrado na Figura 7. A relação entre a força axial residual e a força axial inicial de cada grupo de amostras é superior a 70%, o que significa que todas atendem ao padrão de avaliação do teste de desempenho antideslizamento.
Figura 7 curva de atenuação da pré-carga do grupo 5
A arruela de segurança (tipo vs) é uma estrutura de catraca cônica de dupla face (ver Fig. 8). Sob a ação da pré-carga, a catraca é pressionada no corpo de conexão e na superfície de suporte do parafuso ou porca, e se torna um corpo, o que aumenta a força de atrito reverso da superfície da junta. Ao mesmo tempo, a estrutura cônica tem elasticidade, podendo compensar a perda da força de pré-aperto após a prensagem, e melhorar o desempenho antifolamento em dois aspectos.
Figura 8 arruela de segurança
Resumo
Quando o fixador está na condição de mudança de carga, vibração e choque, é importante escolher o tipo anti-solto adequado e confiável para melhorar a qualidade dos produtos e o caráter de segurança da operação. A análise mostra que:
A arruela de pressão padrão tem desempenho anti-folga confiável. É amplamente utilizado em todas as esferas da vida devido à sua instalação simples e de baixo custo, o que representa um risco.
A tecnologia de contraporca de dente variável é introduzida do exterior. Após mais de dez anos de absorção e aprimoramento na China, ele se adaptou gradualmente às necessidades da indústria doméstica de pistas. O desempenho anti-folga é confiável e se tornou um tipo de produto de fixação anti-folga comum na indústria de esteiras.
A arruela de travamento automático e a arruela de segurança são produtos patenteados de fabricantes estrangeiros. O desempenho à prova de bloqueio é estável e confiável, mas o custo de uso é relativamente alto. Se os padrões correspondentes puderem ser estabelecidos e a localização concluída, será benéfico para a aplicação em grande escala.
