Nakrętki samozabezpieczające-, zwane także nakrętkami zabezpieczającymi, obejmują głównie trzy typy: całkowicie-metalowe-nakrętki samozabezpieczające, nakrętki samozabezpieczające-z wkładką niemetalową{4}}i nakrętki samozabezpieczające-z metalowym klipsem. Wszystkie-metalowe nakrętki samozabezpieczające-można dalej podzielić na dwa podtypy: jeden to-trzypunktowy nitowany typ powierzchni czołowej, który tworzy właściwości blokujące poprzez nieznaczny wpływ na skok gwintu; drugi to typ odkształcenia poprzez wytłaczanie po przeciwnej stronie, który przekształca gwint końcowy z kształtu okrągłego w kształt eliptyczny, aby uzyskać funkcję blokowania. Wpływ współczynnika tarcia na końcowe napięcie wstępne jest powszechnie uznawany i ceniony, ale wiele osób nadal ma wątpliwości, jak zaprojektować moment dokręcania-nakrętek samozabezpieczających. Dziś redaktor Jiangsu Jinrui omówi z Wami tę kwestię.
1. Opis momentu obrotowego dla nakrętek{{1}samozabezpieczających w VDI 2230
Norma VDI 2230 wyraźnie określa moment dokręcania-nakrętek samozabezpieczających: przy ustalaniu lub obliczaniu momentu dokręcania takich elementów, oprócz konwencjonalnego momentu dokręcania gwintu (MG) i momentu dokręcania powierzchni łożyska (MK), należy również wziąć pod uwagę moment obrotowy-gwintu (MU, wyłącznie dla nakrętek samo-zabezpieczających) i dodatkowy moment oporu powierzchni łożyska (MKzu, np. w scenariuszu dokręcania zębów zębatych śruby/nakrętki).
Jednakże norma uzupełnia fakt, że w przypadku zespołów elementów złącznych-z wysokim napięciem wstępnym można pominąć moment obrotowy gwintu (MU). Oznacza to, że gdy śruba jest dokręcona z wysokim-stanem napięcia wstępnego, MU nie musi być uwzględniane w całkowitym momencie obrotowym. Jednakże norma nie wyjaśnia szczegółowo, co stanowi „wysokie napięcie wstępne” ani jak je definiować i mierzyć.
2. Zmierzony współczynnik tarcia nakrętek zabezpieczających
Biorąc pod uwagę nakrętki samozabezpieczające-z wkładką nylonową jako obiekt testowy, istotne kwestie można wyjaśnić jedynie poprzez operacje dokręcania nakrętek. Ich krzywe-kąta i siły osiowej-kąta pokazują, że nakrętki zabezpieczające mają oczywistą fazę-dokręcania: gdy śruba jest wkręcana w nakrętkę, aż dotknie części blokującej, generowany jest określony moment-rozruchowy (tzn. moment zapobiegający-poluzowaniu); po tym jak gwint śruby całkowicie przejdzie przez część blokującą, moment obrotowy-dokręcania osiągnie stabilny poziom i nie będzie już wzrastał; gdy nakrętka jest całkowicie przymocowana do łączonego elementu, moment obrotowy wzrasta proporcjonalnie do kąta obrotu.
Na etapie-dokręcania siła osiowa śruby wynosi w zasadzie zero, a krzywa jest w przybliżeniu poziomą linią prostą-, co oznacza, że wyświetlany w tym momencie moment dokręcania nie został przeliczony na efektywne napięcie wstępne. Z krzywych współczynnika tarcia gwintu-kąta i współczynnika tarcia całkowitego-można zauważyć, że współczynnik tarcia zmienia się wraz z kątem dokręcania: po przymocowaniu nakrętki do łączonego elementu współczynnik tarcia gwintu i współczynnik tarcia całkowitego zmniejszają się wraz ze wzrostem siły osiowej (lub kąta obrotu). Oznacza to, że gdy moment dokręcania nakrętki zabezpieczającej jest niski, nie można go ustawić ani obliczyć na podstawie konwencjonalnej zależności momentu obrotowego-siły osiowej; zamiast tego należy zastosować rzeczywisty współczynnik tarcia lub uwzględnić-moment obrotowy zgodny z rzeczywistymi warunkami pracy.
Współczynnik tarcia powierzchni nośnej nakrętek zabezpieczających zmienia się nieznacznie: po przymocowaniu nakrętki do łączonego elementu współczynnik tarcia powierzchni nośnej jest w zasadzie taki sam, jak w przypadku zwykłych nakrętek niezabezpieczających- i nie wykazuje znaczących wahań wraz ze wzrostem napięcia wstępnego (siły osiowej śruby).
Jeśli nakrętka zabezpieczająca jest opracowana zgodnie z ustawionym współczynnikiem tarcia, można ją dokręcić zgodnie z konwencjonalnym momentem dokręcania podczas normalnej pracy i nie ma potrzeby dodatkowego uwzględniania momentu-dokręcania. Dzieje się tak, ponieważ badanie współczynnika tarcia nakrętek zabezpieczających przeprowadza się pod warunkiem obciążenia próbnego wynoszącego 75%, a rzeczywisty współczynnik tarcia może spełnić wymagania rozwojowe po dokręceniu zgodnie z konwencjonalnym momentem dokręcania. Wyniki testów pokazują, że po dokręceniu nakrętki zabezpieczającej do 1600 stopni współczynnik tarcia gwintu jest zasadniczo stabilny-w tym momencie osiąga około 50% końcowego napięcia wstępnego, a współczynnik tarcia gwintu jest w zasadzie zgodny z końcowym współczynnikiem tarcia, utrzymując stan stabilny.
Na tej podstawie można wyjaśnić, że jeśli zaprojektowane napięcie wstępne-nakrętki samozabezpieczającej osiągnie 40% obciążenia próbnego śruby lub więcej, w zasadzie nie ma potrzeby uwzględniania momentu obrotowego-; „wysokie napięcie wstępne”, o którym mowa w normie VDI 2230, powinno wynosić co najmniej 40% obciążenia próbnego. Jeśli zaprojektowany moment obrotowy jest zbyt niski, należy uwzględnić moment obrotowy-dokręcania nakrętki samozabezpieczającej-.
Ponadto należy zauważyć, że w przypadku elementów złącznych z zębami na powierzchni nośnej łba śruby lub nakrętki norma VDI 2230 nie określa scenariuszy, w których można pominąć dodatkowy moment obrotowy-, co oznacza, że w przypadku takich elementów złącznych zębatych należy we wszystkich przypadkach uwzględnić dodatkowy moment obrotowy pod łbem/powierzchnią nośną. Dzieje się tak dlatego, że podczas dokręcania elementów złącznych zębatych ich współczynnik tarcia (lub równoważny współczynnik tarcia) stopniowo wzrasta; szczególnie przy dużym napięciu wstępnym znacznie wzrasta zastępczy współczynnik tarcia, co jest równoważne efektowi wytłaczania i zarysowania powierzchni łączonego łba śruby/nakrętki na powierzchni łączonego elementu.
3. Scenariusze, w których należy wziąć pod uwagę moment obrotowy-dokręcania nakrętek zabezpieczających
Na przykład w scenariuszu połączenia tłoczyska amortyzatora z podstawą montażową (mocowaniem): w celu zmniejszenia masy średnica zewnętrzna tłoczyska zwykle nie jest zbyt duża, a efektywny rozmiar powierzchni nośnej często wynosi tylko około 3 mm, a w niektórych konstrukcjach jest nawet mniejszy. Dlatego też, zakładając spełnienie różnych wymagań serwisowych, moment dokręcania nakrętki mocującej nie może być zbyt wysoki,-w przeciwnym razie nadmierny moment obrotowy może łatwo spowodować zmiażdżenie lub trwałe odkształcenie plastyczne podstawy montażowej, co prowadzi do tłumienia napięcia wstępnego. Z punktu widzenia wymagań siłowych nie jest tu potrzebna nadmierna siła docisku, aby wytrzymać obciążenia zewnętrzne, dlatego moment dokręcania nakrętki u góry amortyzatora jest zwykle niewielki. Biorąc za przykład nakrętkę o specyfikacji gwintu M14×1,5, jej moment dokręcania często wynosi tylko około 60 Nm. Jednak maksymalny standardowy moment obrotowy-dla całkowicie-metalowej-nakrętki zabezpieczającej M14×1,5-10 wynosi 31 Nm. Jeśli rzeczywisty moment obrotowy-jest zbliżony do tej wartości, po dokręceniu momentem 60 Nm efektywna siła mocowania może się zmniejszyć. Dlatego określenie współczynnika tarcia-nakrętki samozabezpieczającej ma kluczowe znaczenie w scenariuszach projektowych o tak niskim-momencie obrotowym i należy podkreślić wpływ momentu docierającego.
