Влияе ли повърхностната обработка на характеристиките на затягане на болтовете?

Влияе ли повърхностната обработка върху характеристиките на стягане на болтове? да За да се намали дисперсионната грешка на коефициента на въртящия момент на болта и да се подобри устойчивостта на корозия, крепежните елементи обикновено се подлагат на повърхностна обработка. Различните повърхностни обработки обаче оказват значително влияние върху коефициента на триене на резбовите крепежни елементи, което в крайна сметка влияе върху характеристиките на затягане на болтовете. Комбинирайки съответните познания за крепежни елементи, следното анализира влиянието на повърхностната обработка върху характеристиките на затягане на болтовете.

I. Теоретичен анализ на въздействието на коефициента на триене върху коефициента на въртящия момент на болта

1. Момент на затягане на болтовата връзка

1.1 Триене в спирални двойки триъгълни болтове

Триенето в движещите се двойки може да бъде разделено на триене в равнина, триене в наклонена равнина и триене в жлеб според формата на контактната повърхност. За да се опрости изчисляването на силата на триене в движещи се двойки, независимо от геометричната форма на двата елемента на кинематична двойка на движещата се двойка, контактът на двата компонента с различни геометрични форми може да се разглежда като движеща се двойка в контакт по протежение на една равнина (както е показано на фигура 1), а формулата за изчисляване на нейната сила на триене може да бъде равномерно изразена като формула (1):

Триене на жлеб: Въртящата се двойка с триъгълна резба може да апроксимира движението на гайката върху винта като движение на клинообразен плъзгач върху наклонена жлебна повърхност, тоест комбинация от триене на жлеб и триене в наклонена равнина. По това време ъгълът на канала е равен на 90 градуса - (както е показано на фигура 2).

1.2 Момент на затягане на болтовете

Общият момент на затягане, необходим по време на процеса на затягане на болта, се състои от две части: моментът на затягане за преодоляване на триенето на двойката резби и моментът на триене между главата или гайката на болта и опорната повърхност.

2. Коефициент на въртящ момент на болтовата връзка

Общият въртящ момент на болта е разделен на три части, а именно консумация на триене върху опорната повърхност на болта, консумация на триене на резбата и консумация на предварително натоварване (както е показано на фигура 3).

От таблица 1 може да се види, че по време на процеса на затягане енергията, консумирана от триене върху опорната повърхност на болта, възлиза на около 50%, потреблението на триене на резбата е около 40%, а потреблението на работа при предварително натоварване е около 10%. При същия въртящ момент на затягане, когато коефициентът на триене се промени с 0,05, диапазонът на вариация на предварителното натоварване е 43,1%. Тоест, ако има малки разлики в повърхностната обработка на болтовете, като се приеме, че коефициентът на триене се увеличава с 0,05, аксиалното предварително натоварване е само 57% от първоначалното, което ще доведе до големи потенциални опасности за безопасността на надеждността на болтовите връзки. Ето защо трябва да се обърне пълно внимание на изследването на коефициента на триене на двойки нишки.

II. Анализ на влиянието на повърхностната обработка върху коефициента на въртящ момент

Чрез многофункционалната система за анализ на затягане на болтове могат да бъдат измерени силата на затягане, общият въртящ момент и въртящият момент върху двойката резби по време на процеса на затягане на болта, което може точно и в реално време да отразява връзката между силата на затягане и въртящия момент и в същото време да измерва коефициента на триене наболтова резба и опорната повърхност на главата на болта. Анализът на данните показва, че дебелината на галванизирания слой има малко влияние върху коефициента на триене на главата на болта, но има значително влияние върху коефициента на триене на резбата, което в крайна сметка също оказва значително влияние върху коефициента на въртящ момент.

III. Влияние на повърхностната обработка върху допустимата якост на болтовете

Скрепителните елементи с резба са подложени на комбинирано напрежение на усукване и опън по време на затягане. Съгласно третата теория на якостта, допустимото еквивалентно напрежение на резбови крепежни елементи може да се получи по формула (9):

Когато крепежните елементи с резба са затегнати, общият въртящ момент се разделя на три части: консумация на триене върху опорната повърхност на болта, консумация на триене на резбата и консумация на предварително натоварване. Сред тях потреблението на триене върху опорната повърхност на болта и потреблението на триене на резбата ще накарат прътовата част на резбовата закопчалка да понесе торсионно срязващо напрежение, а консумацията на предварително натоварване ще накара прътовата част на резбовата закопчалка да генерира действително напрежение на опън. Еквивалентното напрежение на опън, което болтът може да понесе, е фиксирано и не трябва да надвишава границата на провлачане на болта. Следователно, намаляването на напрежението на усукване на срязване, понесено от прътовата част назакопчалка с резбаможе да увеличи напрежението на опън, генерирано от действителното предварително натоварване, тоест чрез намаляване на потреблението на триене върху опорната повърхност на болта и потреблението на триене на резбата, въртящият момент се преобразува в предварително натоварване, доколкото е възможно.

Анализът на коефициента на триене показва, че болтовете с малък коефициент на триене могат да получат по-голямо аксиално предварително натоварване чрез прилагане на малък въртящ момент, което е от голямо значение за спестяване на консумация на енергия и подобряване на експлоатационната ефективност на болтовете.

IV. Фактори, влияещи върху характеристиките на затягане на болтовете

(1) Анализът показва, че коефициентът на триене има значително влияние върху разпределението на енергията в потреблението на триене на опорната повърхност на болта, потреблението на триене на резбата и потреблението на работа при предварително натоварване по време на процеса на затягане. Малка промяна в коефициента на триене ще доведе до големи колебания в предварителното натоварване.

(2) Чрез експериментален анализ на връзката между различните повърхностни обработки и коефициента на триене на резбовите крепежни елементи, както и предварителното натоварване на въртящия момент, се получават правилата за влияние на дебелината на галванизирания слой и различните хроматни обработки върху коефициента на триене и коефициента на въртящ момент: колкото по-голяма е дебелината на покритието, толкова по-висок е коефициентът на триене; коефициентът на триене на болтовете, обработени с C2C хромат, е много по-голям от този на болтовете, обработени с C2D хромат.

(3) В сравнение с болтове, третирани с C2C хромат, използването на болтове, третирани с C2D хромат, може да намали консумацията на триене на въртящия момент върху опорната повърхност на болта и резбата и да получи по-голямо аксиално предварително натоварване, което е от голямо значение за спестяване на консумация на енергия и подобряване на ефективността на обслужване на болтовете.