Srieginių tvirtinimo detalių priveržimo metodai

Vienas iš pagrindinių varžtų surinkimo iššūkių yra pasiekti tikslią išankstinę apkrovą taikant tinkamus priveržimo metodus. Nepakankama išankstinė apkrova, atsirandanti dėl netikslių priveržimo procesų, yra dažna varžtų jungties gedimo priežastis. Projektuotojai turi būti susipažinę su pagrindinių varžtų priveržimo technikos principais ir charakteristikomis. Šiame straipsnyje sistemingai pristatomi šeši pagrindiniai varžtų išankstinės apkrovos valdymo metodai. Reikėtų pažymėti, kad tam tikras išankstinės apkrovos sklaidos laipsnis yra neišvengiamas, nepaisant pasirinkto priveržimo metodo, kuris priklauso įprastoms proceso charakteristikoms.

Šeši pagrindiniai metodai yra plačiai naudojami srieginio išankstinio įkrovimo valdymuitvirtinimo detalės:Sukimo momentu valdomas priveržimas, kampu valdomas priveržimas, takumo taško kontroliuojamas priveržimas, varžtų įtempimas, terminis priveržimas ir įtempimą rodantis priveržimas.

1. Sukimo momentu valdomas priveržimas

Sukimo momentu valdomas priveržimas yra dažniausiai naudojamas išankstinės apkrovos valdymo metodas pramonėje. Varžtų surinkimui reikalingą vardinį priveržimo momentą galima gauti iš standartinių sukimo momentų lentelių arba apskaičiuoti pagal koreliaciją tarp priveržimo momento ir varžto išankstinės apkrovos.

Priveržimo metu varžto kotas patiria ir ašinį tempimo įtempį, ir sukimo šlyties įtempį. Įprastose sukimo momento atskaitos lentelėse paprastai nepaisoma sukimo įtempių ir daroma prielaida, kad 75 % viso įtempio prisideda prie veiksmingo ašinio įtempimo. Didelės trinties sąlygomis labai padidėja sukimo įtempis. Kai dedamas ašinis įtempis, lygiavertis įtempis gali viršyti medžiagos takumo ribą ir sukelti varžto gedimą. Siekiant didesnio tikslumo, procesas kontroliuojamas taip, kad bendras lygiavertis įtempis pasiektų maždaug 90% takumo ribos, užtikrinant saugų ir patikimą surinkimą subalansuojant ašinį ir sukimo įtempių jungtį.

Savaime užsifiksuojančios tvirtinimo detalės, kuriose dominuoja sukimo momentas, pvznailono fiksavimo veržlės ir mechaninės fiksavimo veržlės yra plačiai naudojamos vibracijos atveju, kad būtų išvengta atsipalaidavimo. Šios tvirtinimo detalės žymiai padidina varžto koto sukimo įtempį veržimo metu ir keičia sukimo momento ir išankstinės apkrovos konversijos efektyvumą. Todėl nustatant parametrus reikia atitinkamai pakoreguoti sukimo momento vertes.

Pagrindinis sukimo momentu valdomo priveržimo apribojimas yra tas, kad 85–95 % taikomo sukimo momento sunaudojama sriegio ir guolio paviršiaus trinčiai įveikti. Nedideli trinties sąlygų pokyčiai gali sukelti didelį išankstinės apkrovos nuokrypį. Tvirtinimo stabilizatorių taikymas tvirtinimo detalėms gali sumažinti trinties sklaidą ir pagerinti priveržimo tikslumą.

Standartinės priemonės sukimo momento priveržimo tikslumui pagerinti apibendrinamos taip:

1. Nenaudokite paprastų plokščių poveržlių. Santykinis slydimas tarp poveržlių ir kontaktinių paviršių keičia efektyvų trinties spindulį ir iškreipia sukimo momento ir išankstinės apkrovos santykį. Jei norint sumažinti paviršiaus slėgį reikia didesnio guolio ploto, pirmenybė teikiama flanšo varžtams ir flanšo veržlėms.

2. Atlikdami tikrąjį kalibravimą, nustatykite priveržimo momentą. Įtempimo matuokliai gali būti pritvirtinti prie varžto koto, kad būtų galima atlikti kalibravimą vietoje tikromis surinkimo sąlygomis. Po varžtų galvutėmis sumontuoti apkrovos elementai suteikia pagalbinį matavimą, tačiau dėl pakitusių kontaktinių charakteristikų yra mažiau tikslūs nei įtempimo matuokliai.

3. Kai eksperimentinis kalibravimas nepasiekiamas, visapusiškai apskaičiuokite standartinį priveržimo momentą pagal tvirtinimo detalių apdirbimo toleranciją, veržlės guolio matmenis ir fiksavimo sukimo momento charakteristikas. Profesionali Bolt Science sukurta sukimo momento skaičiavimo programa TORQUE gali atlikti tikslų skaičiavimą.

4. Surinkimo brėžiniuose nurodykite priveržimo momento vertes standartiniu ±5 % paklaida. Kritinėms jungtims naudokite kalibruotus sukimo momento veržliarakčius ir atlikite sukimo momento patikrinimą po surinkimo.

Skirtingi priveržimo metodai lemia skirtingus išankstinės apkrovos dispersijos lygius, tarp kurių grynas sukimo momento valdymas turi santykinai didelį nuokrypį.

2. Kampu valdomas priveržimas

Kampu valdomas priveržimas, taip pat žinomas kaip veržlės sukimo metodas, buvo pradėtas naudoti netrukus po Antrojo pasaulinio karo, skirtas rankiniam surinkimui ir dabar yra suderinamas su veržimo įranga. Iš pradžių varžtas priveržiamas iki tvirtinimo momento, o tada veržlė pasukama iš anksto nustatytu kampu, kad varžtas iš dalies plastiškai deformuotųsi. Šis metodas efektyviai sumažina išankstinės apkrovos svyravimus, atsirandančius dėl takumo stiprumo tolerancijos, ir užtikrina geresnę išankstinės apkrovos nuoseklumą nei grynas sukimo momento priveržimas.

Pagrindiniai trūkumai – tai reikalavimas atlikti eksperimentinį suveržimo kampų kalibravimą (nėra universalių taikomų parametrų) ir ribotas pakartotinis panaudojimas. Pakartotinis priveržimas po plastinės deformacijos lengvai sukelia tvirtinimo detalių nuovargio gedimą.

3. Taupumo taško kontroliuojamas priveržimas

Sukurta SPS ir taip pat žinoma kaip jungtinio valdymo metodas, ši technika užtikrina vieną didžiausių išankstinės apkrovos tikslumų. Tai sumažina trinties koeficiento kitimo įtaką ir užtikrina labai nuoseklų išankstinį varžtų apkrovą.

Šis metodas, pagrįstas rankiniu būdu įvertinus priveržimo jausmą, naudoja labai tikslią elektroninę valdymo sistemą, kuri renka duomenis apie sukimo momentą ir sukimosi kampą realiuoju laiku. Stebėdama sukimo momento gradiento nuolydžio pokyčius, sistema tiksliai nustato varžto takumo tašką ir nedelsiant nutraukia priveržimą, kad būtų išvengta perkrovos.

Nepaisant pagerėjusio stabilumo, dėl sriegio trinties vis dar yra nedidelė išankstinės apkrovos sklaida. Didesnė sriegio trintis padidina sukimo įtempį ir sumažina ašinę išankstinę apkrovą esant tokiai pačiai našumo ribai. Šis metodas tiksliai aptinka varžtų lenkimą, esant bendram įtempimo ir sukimo poveikiui.

Takumo taško kontroliuojamas priveržimas plačiai naudojamas svarbiems komponentams, pvzcilindro galvutės varžtai ir švaistiklio varžtai, užtikrinantys stabilią didelę išankstinę apkrovą ir leidžiantys optimizuoti varžtų dydį. Tačiau didelė specialių išmaniųjų priveržimo įrankių kaina riboja platų pritaikymą. Patikimas didelio tikslumo išankstinis apkrovimas negali būti garantuotas atliekant lauko priežiūrą be tinkamos profesionalios įrangos.

4. Varžtų tempimo priveržimas

Didelio skersmens varžtams reikia ypač didelio priveržimo momento, o tai sunku įprastiems įrankiams. Varžtams, kurių skersmuo didesnis nei 20 mm, paprastai naudojamas hidraulinis tempimas, siekiant pakeisti hidraulinius sukimo momento veržliarakčius, išvengiant per didelės sukimo momento reakcijos jėgos ir ribotos veikimo erdvės.

Veikimo principas: ant veržlės sumontuotas specialus hidraulinis cilindras. Varžtas arba smeigės sriegis visiškai tęsiasi per veržlę ir jungiasi prie tempimo įtaiso. Hidraulinis slėgis ištempia varžtą ašine kryptimi, kad būtų sukurtas elastingas pailgėjimas. Išlaikant tempimo apkrovą, veržlė pasukama rankiniu būdu ir užfiksuojama vietoje naudojant lizdą ir sukimo momento juostą.

Šis metodas užtikrina itin aukštą išankstinės apkrovos tikslumą dėl tikslaus hidraulinio slėgio valdymo. Tačiau nedidelis išankstinės apkrovos praradimas atsiranda po slėgio atleidimo dėl elastingo atšokimo. Surūdijusių ar sustrigusių veržlių išmontavimas išlieka dideliu darbo sunkumu.

5. Terminis priveržimas

Terminis suveržimas panaudoja metalo šiluminio plėtimosi charakteristikas. Varžtas yra šildomas ir pailgintas, o veržlė pasukama ir išdėstyta. Aušinimo metu varžtas bando susitraukti, bet yra išilgai suvaržytas prispaustų komponentų, sukurdamas stabilią ašinę išankstinę apkrovą.

Įprasti šildymo būdai yra tiesioginis šildymas liepsna, šildymo apvalkalo ritės ir anglies atsparumo kaitinimo elementai. Procesas užima daug laiko, o norint tiksliai išmatuoti deformaciją, reikia visiškai atvėsinti iki aplinkos temperatūros, todėl efektyvumas mažas. Jis retai naudojamas bendrosiose pramonės šakose ir tinka tik itin dideliems tvirtiems varžtams.

6. Nurodytas įtempimas

Šis metodas apima specialias apkrovą rodančias tvirtinimo detales, apkrovą rodančias poveržles arba deformacijų aptikimo metodus, skirtus netiesiogiai matuoti varžtų pailgėjimą ir išankstinį apkrovą, apimantį įvairius didelio tikslumo surinkimo sprendimus.

Įprasti įtempimą rodantys varžtai yra Rotabolt ir HiBolt. „Rotabolt“ turi centrinę išgręžtą skylę su vidiniu matavimo kaiščiu ir pasukama prošvaisa. Kaištis elastinio tempimo metu lieka neapkrautas; Kai pasiekiama visa išankstinė apkrova, tarpas išnyksta ir sukimasis užfiksuojamas, o tai rodo, kad priveržimas yra teisingas. HiBolt taiko panašų principą, kai nedidelis varžto susitraukimas suspaudžia centrinį kaištį, kad atspindėtų įtempimo būseną.

Apkrovą rodančios poveržlės plačiai naudojamos civilinės inžinerijos plieno konstrukcijose. Iš anksto pagaminti iškyšos ant poveržlės paviršiaus veikiamos apkrovos patiria plastinę deformaciją. Tinkama išankstinė apkrova patikrinama išmatuojant liekamąjį tarpą jutimo matuokliu. Šio tipo poveržlės retai naudojamos tiksliam mechaniniam surinkimui.

Varžtų pailgėjimas gali būti tiesiogiai išmatuotas naudojant mikrometrus arba tiksliai aptiktas ultragarsu. Pailgėjimo vertes galima konvertuoti į realią laikąvaržtasišankstinė apkrova kalibruojant arba skaičiuojant. Matuojant ultragarsu, varžto galvutę ir galinį paviršių reikia šlifuoti, kad būtų užtikrintas optimalus akustinis atspindys ir bandymo tikslumas.