Poldi pöördemomendi põhimõte ja kuus pingutamise juhtimismeetodit

Tegelikes montaažitingimustes ei saa ühendatud komponentide vahelist kinnitusjõudu ja poltide aksiaalset eelkoormust otseselt mõõta ega täpselt juhtida. Seetõttu kasutab tööstus standardiseeritud eelkoormuse juhtimise saavutamiseks üldiselt pöördemomendipõhiseid kaudseid juhtimismeetodeid. See artikkel selgitab süstemaatiliselt peavoolu poltide pingutamise juhtimismeetodeid, mis põhinevad pöördemomendi ja pingutusjõu vahelisel mehaanilisel suhtel pingutamise ajal.

1. Poldi pöördemomendi ja kinnitusjõu põhimõte

Kui poldile rakendatakse pingutusmomenti, venitatakse vars elastselt, tekitades liigendi kinnitamiseks aksiaalset kinnitusjõudu. Pöördemomendi põhivalem on määratletud järgmiselt: pöördemoment (M)=jõud (F) × momentõlg (L). Teoreetiliselt annab suurem pöördenurk suurema pöördemomendi; suurem osa rakendatud pöördemomendist kulub aga tegelikus töös hõõrdumisele.

Üldine poltide pingutamine järgneb50-40-10 pöördemomendi jaotusreegel: 50% pöördemomendist ületab hõõrdumise poldipea all, 40% ületab keermepaari hõõrdumise ja ainult 10% muundatakse tõhusalt kasutatavaks aksiaalseks kinnitusjõuks.

Näiteks kui polt pingutatakse 10 N·m iga protsessi nõude kohta, aitab ainult umbes 1 N·m kaasa tõhusale aksiaalsele kinnitusele, samal ajal kui suurem osa pöördemomendist läheb hõõrdumise tõttu kaduma.

See pöördemomendi jaotussuhe ei ole fikseeritud. Keermekahjustused, jämedused, mustus ja pinnasaaste suurendavad märkimisväärselt hõõrdekadu. Defektsete keermetingimuste korral muutub jaotus 50% pea hõõrdumiseks, 45% keerme hõõrdumiseks ja ainult 5% efektiivseks kinnitusjõuks.

Sellistel juhtudel, kuigi jälgitav pingutusmoment vastab standardile, on tegelik kinnitusjõud tõsiselt ebapiisav, mille tulemuseks onvale pingutamine. Kiiretel liikuvatel osadel, nagu hoorattad ja väntvõllid, rakendades põhjustab vale pingutamine kergesti poltide lõdvenemise või eraldumise ning seadme rikke.

Lisaks keerme defektidele põhjustavad pehmed elastsed tihendid ka pöördemomendi vähenemist ja eelkoormuse kadu, mida nimetatakse pehme liigendi pöördemomendi nõrgenemiseks. Tavalised pehmed komponendid, nagu silindripea tihendid ja õlivanni tihendid, deformeeruvad ja lõdvestuvad pideva surve all, mille tulemuseks on eelkoormuse järkjärguline vähenemine. Sekundaarseid uuesti pingutamise protsesse kasutatakse laialdaselt, et minimeerida pehmete liigendite kinnitusjõu nõrgenemist.

Suurem pöördemoment ei tähenda alati paremat kinnitust. Liigne pingutamine venitab poldi üle selle elastsuse piiri ja kutsub esile plastilise deformatsiooni. Kui pinge ületab voolavuspiiri, puruneb polt püsivalt ja see kaotab täielikult kinnitusvõime.

2. Kuus peavoolu poltide pingutamise kontrollimeetodit

2.1 Pöördemomendi reguleerimise meetod

Pöördemomendi reguleerimise meetod on kõige lihtsam ja laialdasemalt kasutatav pingutusstrateegia. Selle põhiprintsiibiks on proportsionaalne suhe pingutusmomendi ja aksiaalse eelkoormuse vahel, mis on väljendatud valemiga:T=K·F, kus T=pingutusmoment, F=aksiaalne eelkoormus ja K=pöördemomendi koefitsient.

Pärast poldi konstruktsiooni lõpetamist fikseeritakse sihtaksiaalne eelkoormus F ja standardset pingutusmomenti T saab kalibreerida. Kvalifitseeritud pöördemomendi väärtused ei taga aga alati kvalifitseeritud montaaži kvaliteeti, seda peamiselt pöördemomendi koefitsiendi K kõikumise tõttu.

Pöördemomendi koefitsient K on ülitundlik üldise hõõrdeteguri suhtes, mida mõjutavad poldi täpsus, keermekahjustused, saastumine ja pinnatingimused. Temperatuur mängib samuti olulist rolli. Sumitomo Jaapani katsed tõestavad, et pöördemomendi koefitsient K väheneb 0,31% iga 1 kraadise ümbritseva õhutemperatuuri tõusu korral.

VDI (Saksa Inseneride Ühendus) katsearuannete kohaselt võib isegi nullmomendi vea korral aksiaalne eelkoormuse viga puhta pöördemomendi juhtimisel ulatuda ±27,2% -ni, mis näitab piiratud täpsust.

Rakenduse omadused: Pingutamine toimub seespolt elastne piirkond. Sihtpöördemoment on üldiselt seatud vahemikku 50% kuni 85% pöördemomendist. Ligikaudu 90% rakendatud pöördemomendist ületab hõõrdumise, mille tulemuseks on eelkoormuse täpsus ±25%.

Eelised: Lihtne töö, odav ja standardsete momentvõtmetega kontrollitav, sobib massiliseks üldmonteerimiseks.

Puudused: madal pingutamise täpsus, ebapiisav materjalikasutus ja kõrge vastuvõtlikkus temperatuurile, keermetingimustele ja pinna saastumisele, mis põhjustab halva stabiilsuse.

2.2 Pöördemomendi nurga reguleerimise meetod (TA-meetod / ülielastne juhtimine)

Pöördemomendi nurga reguleerimise meetod on täiustatud ülitäpne pingutusstrateegia, mis põhineb põhilisel pöördemomendi juhtimisel. Protsess koosneb kahest etapist: esiteks pingutage polt eelseadistatud esialgse pöördemomendini (tavaliselt 40–60% standardsest pöördemomendist, mis määratakse kindlaks protsessi valideerimise teel), et kõrvaldada vuugivahed ja tagada täielik pinnakontakt; seejärel pöörake polti kindla nurga all, et saavutada täpne aksiaalne pikenemine.

Fikseeritud nurgaga pöörlemine juhib täpselt poldi pikenemist ja liigendi kokkusurumist, välistades ebaühtlase pinnakontakti ja hõõrdumise ebaühtluse. Teises pingutamisetapis määrab eelkoormuse täpselt pöördenurk, mis vähendab oluliselt hõõrdumise häireid ja saavutab palju suurema täpsuse kui puhas pöördemomendi juhtimine.

See meetod nõuab täppistootmisliinide esialgse pöördemomendi ja pöördenurkade täpseks seadistamiseks elektrilisi pingutustööriistu, mis on varustatud mootorite, käiguajamite ja ülitäpsete anduritega.

Rakenduse omadused: Kaheastmeline pingutamine (pöördemomendi lähtestamine + nurga pööramine) elastsusvahemikus. Esialgsed pöördemomendi ja nurga parameetrid nõuavad eksperimentaalset kalibreerimist. Eelkoormuse täpsus ulatub ±15%.

Eelised: Suurem pingutamise täpsus ja stabiilne aksiaalne kinnitusjõud, sobib keskmise ja suure täpsusega komponentide kokkupanekuks.

Puudused: Keeruline juhtimissüsteem, mis nõuab pöördemomendi ja nurga kahekordset jälgimist; keeruline kvaliteedikontroll tavapäraste kontrollivahenditega.

2.3 Saagispunkti kontrolli meetod (TG meetod)

Joonepiiri reguleerimise meetod on ülitäpne pingutustehnoloogia, mis põhineb materjali plastilistel omadustel. See jälgib pidevalt pöördemomendi-nurga kõvera kallet, et tuvastada poldi voolavuslävi, ja lõpetab pingutamise kohe pärast voolavuspiiri saavutamist.

Algses pingutamisetapis tõuseb pöördemomendi nurga kalle kiiresti ja stabiliseerub seejärel elastsuse vahemikus. Kui polt läheneb plastilisele järeleandmisele, väheneb kalle järk-järgult. Pingutamine peatub automaatselt, kui kalle langeb 50%-ni maksimaalsest väärtusest, mis näitab voolavuspiiri.

Võrreldes elastse piirkonna pingutamisega, minimeerib saagispiirkonna pingutamine nurga kõrvalekaldest põhjustatud eelkoormuse vigu, maksimeerib materjali kasutamist ja kõrvaldab hõõrdumise häired.

Rakenduse omadused: reaalajas pöördemomendi ja gradiendi jälgimine; eelkoormuse täpsus ±8% piires; poldid saavutavad kriitilise tootlikkuse ja neid ei saa pärast pingutamist uuesti kasutada.

Eelised: Äärmiselt kõrge täpsus, suurepärane eelkoormuse stabiilsus ja poldi mehaanilise tugevuse täielik ärakasutamine.

Puudused: nõuab kõrgekvaliteedilisi ja kõrgete kuludega täppisseadmeid; sõltub suuresti poltide ühtlasest voolavuspiirist ja tooraine kvaliteedist.

2.4 Istmepunkti nurga reguleerimise meetod (SPA meetod)

Seat-Point Angle (SPA) meetod on täiustatud ülitäpne pingutustehnika, mis on optimeeritud tavapärase TA meetodiga. Erinevalt TA-juhtimises kasutatavast fikseeritud pöördemomendi lähtepunktist arvutab SPA täpse istumiskoha lineaarse pöördemomendi kõvera kalde ja horisontaaltelje lõikepunkti kaudu, välistades esialgse pöördemomendi hälbe.

Katsed kinnitavad, et pöördemomendi-nurga kõverad erinevad erinevate hõõrdetegurite korral märkimisväärselt, samas kui istme võrdluspunkt jääb peaaegu samaks. Ühtsest istmepunktist pöörlemine kõrvaldab tõhusalt hõõrdeerinevustest ja esialgsest pöördemomendi hälbest põhjustatud eelkoormuse vead, tagades suurema täpsuse kui TA meetod.

Põhilised eelised: Kompenseerib varajases staadiumis pöördemomendi vigu ja hõõrdumise häireid, parandades märkimisväärselt pingutamise järjepidevust ja täpsust kõrge töökindlusega rakendustes, nagu kosmose- ja täppisseadmete kokkupanek.

2.5 Poldi pikenemise kontrolli meetod (QA meetod)

Poldi pikenemise kontrolli meetod määrab otseseltpolt eelkoormus, mõõtes varre pikenemist. Ultraheli tuvastamine on tavapärane lähenemisviis, mis kasutab ultraheli kaja sageduse ja poldi venituse pikkuse vahelist lineaarset seost, et täpselt mõõta pikenemist ja saagise olekut.

See meetod väldib pöördemomendist ja hõõrdumisest tulenevaid kaudseid häireid, kusjuures ainult väikesed vead on põhjustatud poltide voolavuspiiri individuaalsetest erinevustest. Tuleb märkida, et ultraheli sageduskõverad erinevad pingutamise ja lõdvendamise ajal; tõususagedus eelkoormusel on madalam kui vabastamise sagedus lõdvendamise ajal, mis nõuab diferentseeritud kalibreerimist.

2.6 Pöördemomendi gradiendi juhtimismeetod

Pöördemomendi gradiendi juhtimismeetod jälgib pöördemomendi-nurga kõvera kalde muutusi reaalajas, et täpselt juhtida esialgset eelkoormust, sihites poldi tootlikkuse aksiaalset jõudu. Seda kasutatakse kõrgetasemelistes koostudes, mis nõuavad minimaalset eelkoormuse hajutamist ja maksimaalset materjali tugevuse kasutamist.

Selle juhtimisloogika on sarnane plastilise piirkonna nurga juhtimisega, kuid tagab täpsema voolavuspiiri reguleerimise, vähendades korduvast plastilisest deformatsioonist põhjustatud jõudluse halvenemist. See pakub paremat stabiilsust võrreldes traditsiooniliste plastist pingutusmeetoditega.

Puudused: Nõuab keerulisi ja kalleid pingutusseadmeid, millel on ülitäpsed protsesside kalibreerimise ja silumise nõuded.