Como base mecánica, la tendencia del sujetador es de un sujetador estructural a un sujetador funcional. Con el desarrollo de las industrias del automóvil, los ferrocarriles de alta velocidad, la aviación y otras, los requisitos para la resistencia suelta de los sujetadores son cada vez más estrictos.
En la actualidad, existen muchas formas sueltas de sujetadores a prueba, no existe un principio rector unificado y no existe una base para el diseño y la selección. Por lo tanto, es muy importante evaluar la resistencia suelta de los sujetadores. Por lo general, el rendimiento del sujetador se evalúa mediante cálculos teóricos y comparación de pruebas.
En la actualidad, la prueba de la resistencia suelta de los sujetadores en el hogar y en el extranjero pasa principalmente por dos métodos.
Gjb715.3-89 (método de prueba de vibración acelerada), el modo de carga y las condiciones de vibración e impacto están más cerca del estado de uso real de varios sujetadores, especialmente en la evaluación de la vida útil anti-floja del sujetador anti-conexión floja, que es principalmente utilizado en la industria aeroespacial.
Gb / t10431-2008 método de prueba de vibración transversal para sujetadores, este método puede medir con precisión las variables de la fuerza de apriete previo de la conexión del sujetador durante la prueba de vibración, describir el proceso de cambio de la fuerza de precarga en la prueba, dar el diagrama de curva de la relación entre la fuerza de apriete previo y los tiempos de vibración (o tiempo), y tomar la variable de reducción de la precarga como criterio para medir la holgura de la conexión del sujetador, y la eficiencia de la prueba es alta. Todas las industrias excepto la aeroespacial son aplicables.
La comparación de pruebas de varios sujetadores anti-flojos comunes se lleva a cabo mediante el método de prueba de vibración transversal, que proporciona una referencia para la selección de sujetadores anti-flojos y pruebas a mayor escala.
1 、 Prueba comparativa
Se seleccionaron cinco tipos de sujetadores anti-flojos para comparar. Cada sujetador se seleccionó de 10 grupos de muestras calificadas con cada índice de rendimiento, respectivamente:
Perno (gb / t5782) + tuerca común (gb / t6170) + arandela plana (gb / t97.1);
Perno (gb / t5782) + contratuerca de tipo de diente variable (tb / t3019);
Perno (gb / t5782) + tuerca común (gb / t6170) + arandela de resorte (gb / t93);
Perno (gb / t5782) + tuerca común (gb / t6170) + arandela autobloqueante (bloqueo Nord);
Perno (gb / t5782) + tuerca común (gb / t6170) + arandela de seguridad (frente al tipo).
La especificación del perno seleccionada en esta prueba es M14 y el grado de rendimiento es 10,9; El grado de rendimiento de la tuerca es 10 y la almohadilla plana es 300 hv.
2, método de prueba
La prueba comparativa se realizó 3000 veces de vibración transversal según gb / t10431-2008, y la atenuación de la fuerza de apriete previo del perno de prueba se registró en tiempo real.
La relación entre el par de apriete T, la precarga axial F y el diámetro nominal D del perno en la conexión roscada se puede expresar mediante el coeficiente de par: T=kxfxd (1)
Debido a que la diferencia del coeficiente de par K entre las muestras afectará los resultados de la prueba, esta prueba no adopta el mismo par de apriete, pero se adopta el mismo método de precarga axial inicial. La precarga inicial es la tensión axial al 70% del límite elástico de la muestra de perno, es decir, f=(rpo.2xas) X70% (2)
Dónde:
F es la precarga axial inicial;
Rp0.2 es el esfuerzo de alargamiento no proporcional especificado para muestras de pernos, rp0.2=640mpa, ver gb / t3098.1-2010;
Como es el área de sección de tensión nominal de los pernos, como=157 mm, consulte gb / t3098.1-2010.
Criterios de evaluación: después de 3000 veces de la prueba de vibración transversal de 240 s, la relación entre la precarga residual y la precarga inicial no es inferior al 70%, y el rendimiento anti-flojo de la muestra&puede considerarse calificado.
3, resultados de la prueba y análisis
（1） Perno + tuerca común + arandela plana
El primer grupo de pruebas adopta tuercas comunes y almohadillas planas, que en principio no tienen vibración y rendimiento anti-flojo, por lo que se utilizan como grupo de referencia para la prueba comparativa.
De la curva de tiempo de fuerza axial en la Figura 1, el 90% de la fuerza axial de las muestras de pernos ha disminuido drásticamente dentro de los 30 s posteriores a la prueba, lo que indica que el par de fricción estática de perno y tuerca falla rápidamente en 30 s, y la precarga del perno ha sido completamente perdido, lo que hace que la conexión del perno se afloje.
Los resultados de la prueba muestran que la tuerca y la arandela comunes no tienen función anti-floja bajo la condición de carga dinámica, choque y vibración. Por lo tanto, es necesario utilizar el sujetador anti-flojo para mejorar la confiabilidad de la conexión mecánica.
Figura 1 curva de atenuación de la precarga del grupo 1
（2） Perno + contratuerca de tipo de diente variable
El segundo grupo de pruebas adopta una contratuerca de tipo de diente variable. De la curva de tiempo de fuerza axial en la Figura 2, se puede ver que después de la prueba de vibración transversal de 240 segundos, excepto que la relación de la fuerza axial residual y la fuerza axial inicial de la muestra 9 es menor al 70%, la fuerza axial residual de las muestras restantes puede cumplir con los criterios de prueba calificada, y el valor promedio de la relación entre la fuerza axial residual y la fuerza axial inicial es más del 85%, los resultados muestran que la contratuerca de tipo de diente variable tiene un buen rendimiento anti-flojo y puede mantener la rosca autobloqueante en condiciones de carga dinámica, impacto y vibración.
Figura 2 curva de atenuación de la precarga del grupo 2
La rosca de la contratuerca de tipo de diente variable es diferente a la de la rosca métrica, y hay un 30 en la parte inferior del diente. La superficie inclinada en forma de cuña del perno estará en la parte superior del bisel de la rosca interna después de atornillar la rosca interna y externa, de modo que la fuerza normal generada cuando la rosca contacta con el eje del perno es de 60 °, en lugar de 30 en métrico ° ， La presión normal entre roscas cambia de f / sen60 ° Cambio af / sen30 °。 Cuando el factor de fricción entre roscas y la fuerza de precarga axial F son iguales, la fuerza de fricción de la rosca con superficie inclinada en forma de cuña es mucho mayor que el de la rosca métrica ordinaria, lo que mejora en gran medida el par anti-flojo.
Además, la rosca con bisel en forma de cuña eliminó la gran capacidad de carga de la primera y segunda superficies de contacto cuando las roscas internas y externas se emparejan con el sistema métrico. Toda la rosca del tornillo no está sometida a una tensión uniforme y existe el fenómeno de concentración de tensión, lo que mejora eficazmente el rendimiento anti-flojo y anti-vibración, como se muestra en la Fig.
Figura 3spl hilo e hilo métrico
Hay algunas deficiencias en la tuerca, que tiene una gran sensibilidad al diámetro de la rosca del perno. Es decir, el diámetro de la rosca del perno está dentro del rango de tolerancia, y el coeficiente de torsión después de coincidir con la rosca interna del tipo de diente variable sigue siendo una tasa de dispersión relativamente grande.
El gran diámetro de la rosca del perno se deformará debido al contacto con la superficie inclinada, lo que puede provocar la atenuación de la fuerza axial cuando se usa repetidamente y, hasta cierto punto, afectar su rendimiento de reutilización.
（3） Perno + tuerca común + arandela de resorte
El segundo grupo de pruebas adopta arandelas de resorte estándar comunes. En la Figura 4, la precarga axial de todas las muestras de prueba cae rápidamente a 0kn dentro de los 30 segundos posteriores a la prueba, es decir, la conexión roscada se ha aflojado y ha fallado.
Tiempo de prueba de imagen / S
Figura 4 curva de atenuación de la precarga del grupo 3
La fuerza de reacción elástica de la arandela de resorte se aplana por la deformación elástica, que puede compensar la fuerza axial del par de conexión de perno de forma continua y evitar que el perno se afloje debido a la fatiga causada por la vibración continua. Al mismo tiempo, el extremo inclinado de la almohadilla de resorte está contra la superficie de apoyo del perno o tuerca y la superficie de la parte conectada, que desempeña el papel de detener y evitar que se afloje.
Sin embargo, la prueba muestra que la arandela de resorte no puede evitar que se afloje bajo la condición de fuerte impacto y vibración, porque la junta de acero de resorte corta una abertura y luego se trata mediante deformación elástica, y su fuerza de reacción elástica se reduce en gran medida; Al mismo tiempo, el tamaño de la arandela es estrecho, el diámetro equivalente de la superficie de contacto entre la cabeza del perno y la parte conectada se reduce, lo que reduce significativamente la fricción y el momento de retirada de esta parte.
La arandela de resorte es fácil de expandir y la punta inclinada de la abertura daña fácilmente la superficie de conexión cuando se aprieta rápidamente. Por lo tanto, no se recomienda utilizar arandelas de resorte como método de prevención de holguras para piezas de juntas clave con fuerte vibración y alto riesgo de aflojamiento.
（4） Perno + tuerca común + arandela autobloqueante
El cuarto grupo de pruebas adopta una arandela autobloqueante de doble diente (cerradura Nord). Después de 240 s de vibración transversal, la relación entre la fuerza axial residual y la fuerza axial inicial de 10 grupos de muestras es 82,51% - 87,61%, como se muestra en la Figura 5, todas las cuales cumplen con el estándar de prueba de desempeño anti-aflojamiento calificado.
Figura 5 curva de atenuación de la precarga del grupo 4
La capa de arandela autobloqueante de dos capas tiene dientes oblicuos para engranarse entre sí, y las estrías radiales están en las dos superficies de montaje de las arandelas. Al apretar, las estrías radiales se pueden incrustar en la superficie de soporte y la superficie de instalación del perno o la tuerca.
Cuando los pernos o las tuercas se aflojan bajo una fuerte vibración, los dientes inclinados entre las arandelas se levantarán mediante un movimiento escalonado. El ángulo de inclinación a del diente inclinado es mayor que el ángulo ascendente de la rosca métrica, lo que puede hacer que el perno se alargue para jugar una fuerza de pre-apriete estable. Es para aumentar la fuerza de apriete previo para evitar que se afloje estirando el perno, como se muestra en la Figura 6.
Figura 6 arandela nl
El uso de la arandela debe tener una gran fuerza de apriete previo para que la conexión y la superficie de apoyo del perno o la tuerca produzcan una muesca y se conviertan en una. Sin sangría, no desempeñará la función de anti-aflojamiento de la arandela, es decir, la arandela es adecuada para el anti-aflojamiento de sujetadores de alta resistencia.
（5） Perno + tuerca común + arandela de seguridad
El quinto grupo de pruebas adoptó una arandela de seguridad (vs tipo), y el valor promedio de la relación entre la fuerza axial residual y la fuerza axial inicial de 10 grupos de muestras después de 240 s de vibración fuerte es de aproximadamente 86. 7%, como se muestra en la Figura 7. La relación entre la fuerza axial residual y la fuerza axial inicial de cada grupo de muestras es superior al 70%, lo que significa que todas cumplen con el estándar de evaluación de la prueba de rendimiento anti-flojo.
Figura 7 curva de atenuación de la precarga del grupo 5
La arandela de seguridad (frente al tipo) es una estructura de trinquete cónica de doble cara (ver Fig. 8). Bajo la acción de la precarga, el trinquete se presiona en el cuerpo de conexión y la superficie de apoyo del perno o la tuerca, y se convierte en un solo cuerpo, lo que aumenta la fuerza de fricción inversa de la superficie de la junta. Al mismo tiempo, la estructura cónica tiene elasticidad y puede compensar la pérdida de la fuerza de apriete previo después de presionar y mejorar el rendimiento anti-flojo en dos aspectos.
Figura 8 arandela de seguridad
Resumen
Cuando el sujetador está en la condición de cambio de carga, vibración y choque, es importante elegir el tipo anti-flojo apropiado y confiable para mejorar la calidad de los productos y el carácter de seguridad de la operación. El análisis muestra que:
La arandela de resorte estándar tiene un rendimiento anti-flojo poco confiable. Es ampliamente utilizado en todos los ámbitos de la vida debido a su instalación simple y bajo costo, lo cual es un riesgo.
La tecnología de contratuerca de dientes variables se introduce desde el extranjero. Después de más de diez años de absorción y mejora en China, se ha ido adaptando gradualmente a las necesidades de la industria nacional de vías. El rendimiento anti-flojo es confiable y se ha convertido en un tipo de producto anti-sujetador flojo común en la industria de las vías.
La arandela autobloqueante y la arandela de seguridad son productos patentados de fabricantes extranjeros. El rendimiento a prueba de cerraduras es estable y confiable, pero el costo de uso es relativamente alto. Si se pueden establecer los estándares correspondientes y se puede completar la localización, será beneficioso para la aplicación a gran escala.
