Різьбовийзастібказ'єднання є найпростішим і часто використовуваним способом з'єднання в механічному складанні. В процесі експлуатації кріпильні вироби схильні до розкручування під впливом вібрації обладнання, знакозмінних навантажень, ударних навантажень та інших умов роботи, що безпосередньо знижує точність монтажу та надійність експлуатації обладнання, а також надалі впливає на якість продукції та ефективність виробництва. У цій статті всебічно аналізуються основні причини ослаблення різьбових кріпильних з’єднань, а також вводяться загальновживані конструкції проти ослаблення та захисні заходи, надаючи посилання для раціонального застосування різьбових з’єднань.

1 Причини ослаблення різьбових кріпильних з’єднань

Основним принципом різьбового кріпильного з’єднання є стиснення та фіксація з’єднаних частин за допомогою осьового попереднього натягу, створюваного затягуванням болтів. Ослаблення або несправність осьового попереднього натягу після затягування болтів визначається як ослаблення різьбового з’єднання. Основні причини ослаблення різьбового з'єднання можна підсумувати наступним чином:

1.1 Дефекти конструкції

(1) Неправильний вибір болта

Протягомболтпри затягуванні сила затиску з'єднання збільшується зі збільшенням натягу болта. Коли попереднє натяг досягає межі текучості матеріалу болта, на болті виникає пластична деформація. У цьому випадку безперервне збільшення попереднього натягу призводить до незначного або повного зростання сили затиску. Надмірне затягування поступово зменшить силу затиску і зрештою призведе до руйнування болта. Таким чином, розробники повинні точно розрахувати момент затягування болта та вибрати відповідні специфікації болтів і схеми з’єднання на основі ваги деталей, умов роботи підшипників, специфікацій безпеки та інших параметрів, щоб уникнути ослаблення та руйнування, спричинених неправильним вибором.

(2) Відсутня або необґрунтована конструкція запобігання ослабленню

Різьбові з'єднання працюють безперервно в складних робочих умовах, таких як вібрація, змінні навантаження та удари. За відсутності ефективних структур проти ослаблення або з неправильно підібраними схемами запобігання ослабленню ймовірно виникнуть такі збої, як ослаблення різьблення та відпадання болтів і гайок. Відповідно, цілеспрямовані заходи проти ослаблення повинні бути налаштовані відповідно до умов експлуатації обладнання на етапі проектування продукту, щоб запобігти виходу з ладу з’єднання в важких умовах роботи.

1.2 Недостатнє попереднє навантаження

Попереднє натягування, яке виникає після затягування болта, безпосередньо визначає ефект затиску між з’єднаними частинами, а недостатнє попереднє натягування є однією з основних причин ослаблення різьбового з’єднання. Стандартне складання вимагає, щоб попереднє натяг болта було близьким до межі текучості матеріалу або досягало його, щоб забезпечити стабільність з’єднання. Однак у фактичному виробництві та складанні багато факторів призводять до нестандартного моменту затягування, включаючи обмежене робоче зусилля працівників і невідповідні монтажні інструменти. Крім того, у деяких технологічних документах не вказано стандартний момент затягування болтів, а на складальних станціях не обладнано спеціальних інструментів для затягування. Оператори оцінюють стан затягування лише на основі досвіду та інтуїції, що призводить до недостатнього попереднього натягу болтів у зонах, схильних до вібрації, і невдалого ослаблення після тривалої експлуатації.

1.4 Розпушування, викликане деформацією западини опорної поверхні

При опорних поверхняхболти і гайкиі контактні поверхні з’єднаних частин несуть стискаючі навантаження, надмірне локальне напруження спричинить пластичну деформацію, таку як депресія поверхні та колапс. Деформація опорних поверхонь безпосередньо призводить до ослаблення або повної втрати ефективного попереднього натягу болта, збільшує посадковий зазор різьбових з'єднань і, нарешті, викликає ослаблення кріпильних деталей.

1.4 Нестандартні процеси складання

Для складальних конструкцій із регулярно розподіленими кількома болтами відсутність стандартизованих специфікацій процесу затягування призведе до незбалансованого навантаження та непослідовної затяжки кожного болта через невпорядковану послідовність затягування, коли оператори працюють виключно на основі досвіду, що призведе до ослаблення з’єднання. Наприклад, кріпильні болти з квадратним розподілом слід затягувати по діагоналі та за кілька проходів, щоб забезпечити рівномірне навантаження на всі болти. Нестандартні процеси складання призведуть не тільки до ослаблення болтів, але й до деформації з’єднаних деталей і неточності складання через нерівномірний розподіл напруги.

1.5 Дефекти якості обробки деталей

Точність обробки різьбових отворів і отворів для кріплення болтів безпосередньо впливає на якість збірки та ефект попереднього натягу різьбових з’єднань. Відхилення діафрагми є ключовим фактором, що спричиняє ослаблення: маленькі отвори призводять до труднощів при складанні та неналежного закріплення різьби; великі отвори зменшують площу контакту між нимиболт/гайкаопорних поверхонь і з'єднаних частин, викликаючи локальну концентрацію напруг і деформацію депресії, що руйнує стан перед затягуванням і в кінцевому підсумку призводить до послаблення кріпильних елементів.

2 Загальні конструкції проти ослаблення для різьбових кріпильних з’єднань

За принципом роботи антирозкручування для різьбових з'єднань поділяються на три категорії: фрикційні антирозкручування, механічні антирозкручування та постійні антирозкручування. Принципи роботи та сценарії застосування кожного типу такі: