Επηρεάζει η επιφανειακή επεξεργασία τα χαρακτηριστικά σύσφιξης τουμπουλόνια? Ναί. Για να μειωθεί το σφάλμα διασποράς του συντελεστή ροπής μπουλονιού και να βελτιωθεί η αντίσταση στη διάβρωση, οι συνδετήρες συνήθως υποβάλλονται σε επιφανειακή επεξεργασία. Ωστόσο, οι διαφορετικές επιφανειακές επεξεργασίες έχουν σημαντικό αντίκτυπο στον συντελεστή τριβής των συνδετήρων με σπείρωμα, ο οποίος τελικά επηρεάζει τα χαρακτηριστικά σύσφιξης των μπουλονιών. Συνδυάζοντας τη σχετική γνώση των συνδετήρων, τα παρακάτω αναλύουν την επίδραση της επιφανειακής επεξεργασίας στα χαρακτηριστικά σύσφιξης των μπουλονιών.
I. Θεωρητική Ανάλυση της Επίπτωσης του Συντελεστή Τριβής στον Συντελεστή Ροπής Μπουλονιού
1. Ροπή σύσφιξης της σύνδεσης μπουλονιών
1.1 Τριβή σε ζεύγη ελικοειδών τριγωνικών μπουλονιών
Η τριβή σε κινούμενα ζεύγη μπορεί να χωριστεί σε επίπεδη τριβή, κεκλιμένη επίπεδη τριβή και τριβή αυλακιού ανάλογα με το σχήμα της επιφάνειας επαφής. Για να απλοποιηθεί ο υπολογισμός της δύναμης τριβής σε κινούμενα ζεύγη, ανεξάρτητα από το γεωμετρικό σχήμα των δύο κινηματικών ζευγών στοιχείων του κινούμενου ζεύγους, η επαφή των δύο συστατικών με διαφορετικά γεωμετρικά σχήματα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα κινούμενο ζεύγος σε επαφή κατά μήκος ενός μόνο επιπέδου (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1) και ο υπολογισμός της δύναμης ομοιόμορφης τριβής1 μπορεί να είναι ομοιόμορφα.
Τριβή αυλακιού: Το τριγωνικό περιστρεφόμενο ζεύγος σπειρώματος μπορεί να προσεγγίσει την κίνηση του παξιμαδιού στη βίδα ως την κίνηση ενός ολισθητήρα σε σχήμα σφήνας- σε μια κεκλιμένη επιφάνεια αυλάκωσης, δηλαδή ένας συνδυασμός τριβής αυλάκωσης και κεκλιμένης τριβής. Αυτή τη στιγμή, η γωνία αυλάκωσης είναι ίση με 90 μοίρες - (όπως φαίνεται στο σχήμα 2).
1.2 Ροπή σύσφιξης των μπουλονιών
Η συνολική ροπή που απαιτείται κατά τη διαδικασία σύσφιξης του μπουλονιού αποτελείται από δύο μέρη: τη ροπή σύσφιξης για την υπέρβαση της τριβής του ζεύγους σπειρωμάτων και τη ροπή τριβής μεταξύ της κεφαλής ή του παξιμαδιού του μπουλονιού και της επιφάνειας στήριξης.
2. Συντελεστής ροπής σύνδεσης μπουλονιών
Η συνολική ροπή του μπουλονιού χωρίζεται σε τρία μέρη, δηλαδή, κατανάλωση τριβής στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού, κατανάλωση τριβής σπειρώματος και κατανάλωση προφόρτισης (όπως φαίνεται στο σχήμα 3).
Μπορεί να φανεί από τον Πίνακα 1 ότι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύσφιξης, η ενέργεια που καταναλώνεται από την τριβή στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού αντιπροσωπεύει περίπου 50%, η κατανάλωση τριβής σπειρώματος αντιστοιχεί περίπου στο 40%, και η κατανάλωση εργασίας προφόρτισης αντιστοιχεί περίπου στο 10%. Με την ίδια ροπή σύσφιξης, όταν ο συντελεστής τριβής αλλάζει κατά 0,05, το εύρος διακύμανσης της προφόρτισης φτάνει το 43,1%. Δηλαδή, εάν υπάρχουν μικρές διαφορές στην επιφανειακή επεξεργασία των μπουλονιών, υποθέτοντας ότι ο συντελεστής τριβής αυξάνεται κατά 0,05, η αξονική προφόρτιση είναι μόνο 57% της αρχικής, γεγονός που θα επιφέρει σημαντικούς πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια στην αξιοπιστία των συνδέσεων μπουλονιών. Επομένως, πρέπει να δοθεί πλήρης προσοχή στην έρευνα σχετικά με τον συντελεστή τριβής των ζευγών νημάτων.
II. Ανάλυση Επιπτώσεων Επιφανειακής Επεξεργασίας στον Συντελεστή Ροπής
Μέσω του πολυλειτουργικού συστήματος ανάλυσης στερέωσης μπουλονιών, μπορεί να μετρηθεί η δύναμη σύσφιξης, η συνολική ροπή και η ροπή στο ζεύγος σπειρώματος κατά τη διαδικασία σύσφιξης μπουλονιών, η οποία μπορεί να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια και σε πραγματικό χρόνο τη σχέση μεταξύ δύναμης σύσφιξης και ροπής και ταυτόχρονα να μετράει τον συντελεστή τριβής τουσπείρωμα μπουλονιούκαι την επιφάνεια στήριξης της κεφαλής μπουλονιού. Η ανάλυση δεδομένων δείχνει ότι το πάχος του γαλβανισμένου στρώματος έχει μικρή επίδραση στον συντελεστή τριβής της κεφαλής του μπουλονιού, αλλά έχει σημαντικό αντίκτυπο στον συντελεστή τριβής του σπειρώματος, ο οποίος τελικά έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στον συντελεστή ροπής.
III. Επίδραση της επεξεργασίας επιφανειών στην επιτρεπόμενη αντοχή των μπουλονιών
Οι συνδετήρες με σπείρωμα υπόκεινται σε συνδυασμένη τάση στρέψης-κατά τη διάρκεια της σύσφιξης. Σύμφωνα με την τρίτη θεωρία αντοχής, η επιτρεπόμενη ισοδύναμη τάση των συνδετήρων με σπείρωμα μπορεί να ληφθεί από τον Τύπο (9):
Όταν σφίγγονται οι συνδετήρες με σπείρωμα, η συνολική ροπή διαιρείται σε τρία μέρη: κατανάλωση τριβής στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού, κατανάλωση τριβής σπειρώματος και κατανάλωση προφόρτισης. Μεταξύ αυτών, η κατανάλωση τριβής στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού και η κατανάλωση τριβής του σπειρώματος θα κάνουν τη ράβδο μέρος του σπειροειδούς συνδετήρα να φέρει στρεπτική διατμητική τάση και η κατανάλωση προφόρτισης θα κάνει το τμήμα της ράβδου του σπειροειδούς συνδετήρα να δημιουργήσει πραγματική τάση εφελκυσμού. Η ισοδύναμη τάση εφελκυσμού που μπορεί να αντέξει το μπουλόνι είναι σταθερή και δεν πρέπει να υπερβαίνει την τάση διαρροής του μπουλονιού. Επομένως, η μείωση της στρεπτικής διατμητικής τάσης που υφίσταται το τμήμα της ράβδου τουσυνδετήρας με σπείρωμαμπορεί να αυξήσει την τάση εφελκυσμού που δημιουργείται από την πραγματική προφόρτιση, δηλαδή, μειώνοντας την κατανάλωση τριβής στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού και την κατανάλωση τριβής του σπειρώματος, η ροπή μετατρέπεται σε προφόρτιση όσο το δυνατόν περισσότερο.
Η ανάλυση του συντελεστή τριβής δείχνει ότι τα μπουλόνια με μικρό συντελεστή τριβής μπορούν να αποκτήσουν μεγαλύτερη αξονική προφόρτιση εφαρμόζοντας μια μικρή ροπή, η οποία είναι πολύ σημαντική για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη βελτίωση της απόδοσης σέρβις των μπουλονιών.
IV. Παράγοντες που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά σύσφιξης μπουλονιών
(1) Η ανάλυση δείχνει ότι ο συντελεστής τριβής έχει σημαντικό αντίκτυπο στην κατανομή της ενέργειας στην κατανάλωση τριβής της επιφάνειας στήριξης του μπουλονιού, στην κατανάλωση τριβής σπειρώματος και στην κατανάλωση εργασίας προφόρτισης κατά τη διαδικασία σύσφιξης. Μια μικρή αλλαγή στον συντελεστή τριβής θα προκαλέσει μεγάλη διακύμανση στην προφόρτιση.
(2) Μέσω της πειραματικής ανάλυσης της σχέσης μεταξύ διαφορετικών επιφανειακών επεξεργασιών και του συντελεστή τριβής των συνδετήρων με σπείρωμα, καθώς και της προφόρτισης ροπής-, λαμβάνονται οι κανόνες επιρροής του πάχους γαλβανισμένης στρώσης και των διαφορετικών επεξεργασιών χρωμικού στον συντελεστή τριβής και στον συντελεστή ροπής: όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής τριβής. ο συντελεστής τριβής των μπουλονιών που έχουν υποστεί επεξεργασία με χρωμικό C2C είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν των μπουλονιών που έχουν υποστεί επεξεργασία με χρωμικό C2D.
(3) Σε σύγκριση με μπουλόνια που έχουν υποστεί επεξεργασία με χρωμικό C2C, η χρήση μπουλονιών που έχουν υποστεί επεξεργασία με χρωμικό C2D μπορεί να μειώσει την κατανάλωση τριβής της ροπής στην επιφάνεια στήριξης του μπουλονιού και το σπείρωμα και να αποκτήσει μεγαλύτερη αξονική προφόρτιση, η οποία είναι πολύ σημαντική για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη βελτίωση της απόδοσης συντήρησης των μπουλονιών.
