Las tuercas autoblocantes-, también conocidas como tuercas de seguridad, incluyen principalmente tres tipos: tuercas autoblocantes-totalmente metálicas-tuercas autoblocantes no-metálicas-tuercas autoblocantes y tuercas autoblocantes-con clip metálico. Todas las-tuercas autoblocantes-metálicas se pueden dividir en dos subtipos: uno es el tipo de extremo remachado de tres-puntos, que forma características de bloqueo al afectar ligeramente el paso de la rosca; el otro es el tipo de deformación por extrusión del lado opuesto, que transforma la rosca del extremo de una forma circular a una forma elíptica para lograr la función de bloqueo. El impacto del coeficiente de fricción en la precarga final ha sido ampliamente reconocido y valorado, pero mucha gente todavía tiene dudas sobre cómo diseñar el par de apriete para tuercas autoblocantes. Hoy, el editor de Jiangsu Jinrui discutirá este tema con usted.
1. Descripción del par de torsión para tuercas autoblocantes en VDI 2230
La norma VDI 2230 establece claramente el par de apriete para tuercas auto-autoblocantes: al determinar o calcular el par de apriete para dichos componentes, además del par de apriete de rosca convencional (MG) y el par de apriete de la superficie de apoyo (MK), también es necesario considerar el par de apriete de rosca-en (MU, exclusivo para tuercas auto-autoblocantes) y el par de resistencia adicional de la superficie de apoyo (MKzu, como en el escenario de apriete de tuercas dentadas pernos/tuercas).
Sin embargo, el estándar complementa que para conjuntos de sujetadores de precarga alta-, se puede ignorar la rosca que gira-en torque (MU). Esto significa que cuando el perno se aprieta a un estado de precarga-alto, no es necesario incluir MU en el par total. Sin embargo, la norma no aclara más qué constituye "alta precarga" o cómo definirla y medirla.
2. Coeficiente de fricción medido de las contratuercas
Tomando tuercas autoblocantes-con inserto de nailon como objeto de prueba, los problemas relevantes se explican únicamente mediante operaciones de apriete de tuercas. Sus curvas de torque-ángulo y fuerza axial-ángulo muestran que las tuercas de seguridad tienen una etapa de torque de funcionamiento-obvia: cuando el perno se atornilla en la tuerca hasta que toca la parte de bloqueo, se genera un torque de funcionamiento-específico (es decir, un torque anti-aflojamiento); después de que la rosca del perno pasa completamente la parte de bloqueo, el torque de rodaje entra en una etapa estable y ya no continúa aumentando; cuando la tuerca está completamente unida al componente conectado, el par aumenta proporcionalmente con el ángulo de rotación.
En la etapa de torque de funcionamiento-, la fuerza axial del perno es básicamente cero y la curva es aproximadamente una línea recta horizontal-lo que significa que el torque de apriete mostrado en este momento no se ha convertido en precarga efectiva. A partir de las curvas del ángulo del coeficiente de fricción de la rosca-y del ángulo del coeficiente de fricción total-, se puede ver que el coeficiente de fricción cambia con el ángulo de apriete: después de unir la tuerca al componente conectado, el coeficiente de fricción de la rosca y el coeficiente de fricción total disminuyen a medida que aumenta la fuerza axial (o ángulo de rotación). Esto indica que cuando el par de apriete de la contratuerca es bajo, no se puede configurar ni calcular de acuerdo con la relación convencional de par-fuerza axial; en su lugar, es necesario utilizar el coeficiente de fricción real o considerar que el par de rodaje-es consistente con las condiciones de trabajo reales.
El coeficiente de fricción de la superficie de apoyo de las tuercas de seguridad cambia ligeramente: después de fijar la tuerca al componente conectado, su coeficiente de fricción de la superficie de apoyo es básicamente consistente con el de las tuercas sin seguridad ordinarias, y no hay fluctuaciones significativas con el aumento de la precarga (fuerza axial del perno).
Si la contratuerca se desarrolla de acuerdo con el coeficiente de fricción establecido, se puede apretar de acuerdo con el par de apriete convencional durante el funcionamiento normal y no es necesario considerar adicionalmente el par de rodaje. Esto se debe a que la prueba del coeficiente de fricción de las tuercas de seguridad se lleva a cabo bajo la condición de una carga de prueba del 75%, y el coeficiente de fricción real puede cumplir con los requisitos de desarrollo cuando se aprietan de acuerdo con el par de apriete convencional. Los resultados de las pruebas muestran que cuando la contratuerca se aprieta a 1600 grados, el coeficiente de fricción de la rosca es básicamente estable-en este momento, alcanza aproximadamente el 50% de la precarga final y el coeficiente de fricción de la rosca es básicamente consistente con el coeficiente de fricción final, manteniendo un estado estable.
Con base en esto, se puede aclarar que si la precarga diseñada de la tuerca auto-autoblocante alcanza el 40 % de la carga de prueba del perno o más, básicamente no hay necesidad de considerar el torque de funcionamiento-; la "alta precarga" mencionada en la norma VDI 2230 debe ser al menos el 40% de la carga de prueba. Si el par diseñado es demasiado bajo, se debe incluir el par de rodaje-de la tuerca autoblocante-.
Además, cabe señalar que para sujetadores con dientes en la cabeza del perno o en la superficie de soporte de la tuerca, la norma VDI 2230 no especifica escenarios en los que se pueda despreciar el par adicional,-lo que significa que dichos sujetadores dentados deben considerar el par adicional debajo de la cabeza/superficie de soporte en todos los casos. Esto se debe a que cuando se aprietan los sujetadores dentados, su coeficiente de fricción (o coeficiente de fricción equivalente) aumenta gradualmente; especialmente bajo una precarga alta, el coeficiente de fricción equivalente aumenta significativamente, lo que equivale a que la superficie de apoyo de la cabeza del perno/tuerca ejerza un efecto de extrusión y rayado en la superficie del componente conectado.
3. Escenarios en los que se debe considerar el-par de apriete de las tuercas de seguridad
Por ejemplo, en el caso de la conexión entre el vástago del pistón de un amortiguador y la base de montaje (soporte): para reducir el peso, el diámetro exterior del vástago del pistón generalmente no está diseñado para ser demasiado grande, y el tamaño efectivo de la superficie de apoyo suele ser de solo unos 3 mm, o incluso menor en algunos diseños. Por lo tanto, bajo la premisa de cumplir con diversos requisitos de servicio, el par de apriete de la tuerca de montaje no se puede establecer demasiado alto-de lo contrario, un par excesivo puede causar fácilmente aplastamiento o deformación plástica permanente de la base de montaje, lo que provocará una atenuación de la precarga. Desde la perspectiva de los requisitos de fuerza, aquí no se necesita una fuerza de sujeción excesiva para soportar cargas externas, por lo que el par de apriete de la tuerca en la parte superior del amortiguador suele ser bajo. Tomando como ejemplo una tuerca con una especificación de rosca de M14×1,5, su par de apriete suele ser de sólo 60 Nm. Sin embargo, el par máximo de funcionamiento estándar-de una tuerca autoblocante M14×1,5-10 totalmente-metálica-es de 31 Nm. Si el par de rodaje real-está cerca de este valor, cuando se aprieta a 60 Nm, la fuerza de sujeción efectiva puede disminuir. Por lo tanto, determinar el coeficiente de fricción de la tuerca autoblocante-es crucial en escenarios de diseño de torque tan bajo-y se debe enfatizar el impacto del torque de rodaje.
