Фактори, що впливають на максимальний момент відкручування стопорних гайок

Максимальний момент відкручуваннястопорні гайкина нього впливають різноманітні фактори. У дослідженнях малоциклової втоми стопорних гайок діаметр кроку різьби, кут спіралі та кут бокової сторони різьби залишаються постійними. Лише максимальна пружна відновлююча сила сегмента нитки та еквівалентний кут тертя змінюватимуться певною мірою після повторного використання. Таким чином, правило варіації максимального крутного моменту відкручування стопорних гайок під час циклічних навантажень можна проаналізувати з цих двох аспектів.

1. Деформаційне зміцнення матеріалу

Матеріали демонструють циклічне деформаційне зміцнення або циклічне деформаційне розм’якшення під час циклічного навантаження. При циклічній деформації постійної амплітуди амплітуда напружень збільшується або зменшується зі збільшенням тривалості циклу і, нарешті, досягає стабільного циклічного стану. Випробування на малоциклову втому стопорних гайок проводять в умовах постійної деформації. Деформаційне зміцнення або розм'якшення сегментів різьби безпосередньо впливає на максимальний момент відкручування. Легована сталь, яка використовується для виготовлення стопорних гайок, є типовим матеріалом для циклічного деформаційного зміцнення. Зміцнення матеріалу збільшує пружну відновлюючу силу сегментів різьблення та ще більше підвищує момент відкручування.

2. Малоциклова втома

Малоциклова втома відноситься до стану втоми, коли циклічна напруга близька до межі текучості матеріалу або перевищує її. Матеріал створює певну кількість пластичної деформації в кожному циклі деформації з довговічністю від втоми від 10² до десятків тисяч циклів, що зазвичай описується кривою втоми ε-N.

Результати розрахунку кінцевих елементів показують, що післяболтзагвинчений у фіксуючу гайку, корінь сегмента різьби зазнає високого навантаження, і часткові ділянки поверхні перебувають у стані текучості, тоді як центральна зона кореня різьби має низькі та складні характеристики деформації. Зона високої деформації в корені різьби зазнає повторюваних циклічних навантажень, які схильні до втомного пошкодження за низький цикл. Це зменшує опорний тиск різьбових сегментів і призводить до зменшення моменту відкручування.

3. Коефіцієнт тертя

Кут тертя є критичним фактором, що впливає на момент відкручування, а сила тертя є основою для нормальної роботи стопорних гайок. Під час роботи контактна поверхня підтримує безперервний тиск і силу тертя під дією еластичної відновної сили сегментів різьби. Після повторного використання циклічне тертя безперервно полірує мікроскопічні гострі краї та грубі виступи на контактній поверхні, роблячи поверхню більш гладкою. Зменшення коефіцієнта тертя знижує опір тертя, тим самим зменшуючи максимальний момент відкручування гайки.

4. Фактори виробництва та складання

Обмежені виробничим процесом і точністю, краї різьби можуть мати гострі кути, задирки та невідповідність розмірів між деталями. Початковий крутний момент загвинчування та викручування коливатиметься аномально. Стабільну та точну роботу стопорних гайок багаторазового використання можна отримати лише після певної кількості циклів обкатки.

5. Значення деформації закриття

Після матеріалу та геометричних параметрівгайкавизначено, величина деформації змикання суттєво впливає на можливість повторного використання стопорних гайок. Більше значення закриття збільшує деформацію відкриття та деформацію сегментів різьби, посилює циклічне зміцнення деформації, покращує пружний тиск сегментів різьби та має тенденцію до збільшення моменту відкручування.

З іншого боку, надмірна деформація при змиканні зменшує ширину та ефективну площу контакту сегментів різьби, зменшує силу тертя, збільшує деформацію різьби, погіршує характеристики низькоциклової втоми та має тенденцію до зменшення максимального моменту відкручування. Під впливом суперпозиції багатьох суперечливих факторів зміну максимального моменту відкручування при повторних циклах обслуговування неможливо передбачити просто теоретичним аналізом і можна перевірити лише шляхом експериментальних спостережень.