Kas pinnatöötlus mõjutab poltide pingutamise omadusi?

Kas pinnatöötlus mõjutab pingutusomadusi poldid? Jah. Poldi pöördemomendi koefitsiendi dispersioonivea vähendamiseks ja korrosioonikindluse parandamiseks töödeldakse kinnitusvahendeid tavaliselt pinda. Erinevatel pinnatöötlustel on aga oluline mõju keermestatud kinnitusdetailide hõõrdetegurile, mis lõppkokkuvõttes mõjutab poltide pingutusomadusi. Ühendades asjakohased teadmised kinnitusdetailidest, analüüsitakse alljärgnevas pinnatöötluse mõju poltide pingutusomadustele.

I. Hõõrdeteguri mõju poldi pöördemomendi koefitsiendile teoreetiline analüüs

1. Poldiühenduse pingutusmoment

1.1 Hõõrdumine kolmnurkpoldi spiraalsetes paarides

Liikuvate paaride hõõrdumise võib vastavalt kontaktpinna kujule jagada tasapinnaliseks hõõrdumiseks, kaldtasapinnaliseks hõõrdumiseks ja soonhõõrdumiseks. Hõõrdejõu arvutamise lihtsustamiseks liikuvates paarides, olenemata liikuva paari kahe kinemaatilise paari elemendi geomeetrilisest kujust, võib kahe erineva geomeetrilise kujuga komponendi kokkupuudet vaadelda liikuva paarina, mis puutub kokku ühel tasapinnal (nagu on näidatud joonisel 1), ja selle hõõrdejõu arvutamise valemit saab ühtlaselt väljendada valemiga (1):

Soone hõõrdumine: kolmnurkse keermega pöörlev paar võib ligikaudselt võrrelda mutri liikumist kruvil kui kiilukujulise liuguri liikumist kaldpinnal, st soone hõõrdumise ja kaldtasandi hõõrdumise kombinatsioonina. Sel ajal on soone nurk 90 kraadi - (nagu on näidatud joonisel 2).

1.2 Poltide pingutusmoment

Poldi pingutamise protsessi käigus nõutav kogumoment koosneb kahest osast: pingutusmomendist keermepaari hõõrdumise ületamiseks ning hõõrdemomendist poldipea või mutri ja tugipinna vahel.

2. Poldiühenduse pöördemomendi koefitsient

Poldi kogupöördemoment jaguneb kolmeks osaks, nimelt hõõrdekulu poldi tugipinnal, keerme hõõrdekulu ja eelkoormuse kulu (nagu on näidatud joonisel 3).

Tabelist 1 on näha, et pingutamise käigus kulub poldi tugipinnal hõõrdumisele kuluv energia ca 50%, keerme hõõrdumise kulu ca 40% ja eelkoormustöö kulu ca 10%. Sama pingutusmomendi korral, kui hõõrdetegur muutub 0,05 võrra, on eelkoormuse varieeruvus 43,1%. See tähendab, et kui poltide pinnatöötluses on kergeid erinevusi, eeldusel, et hõõrdetegur suureneb 0,05 võrra, on aksiaalne eelkoormus vaid 57% algsest, mis toob kaasa suuri potentsiaalseid ohutusriske poltide ühenduste töökindlusele. Seetõttu tuleb keermepaaride hõõrdeteguri uurimisele pöörata täit tähelepanu.

II. Pinnatöötluse mõju pöördemomendi koefitsiendile analüüs

Multifunktsionaalse poldi kinnituse analüüsisüsteemi abil saab mõõta kinnitusjõudu, kogu pöördemomenti ja keermepaari pöördemomenti poldi pingutamise ajal, mis võib täpselt ja reaalajas kajastada kinnitusjõu ja pöördemomendi vahelist suhet ning mõõta samal ajal pöördemomendi hõõrdetegurit.poldi keerme ja poldipea tugipind. Andmeanalüüs näitab, et tsingitud kihi paksusel on vähe mõju poldipea hõõrdetegurile, kuid see mõjutab oluliselt keerme hõõrdetegurit, mis lõppkokkuvõttes mõjutab oluliselt ka pöördemomendi koefitsienti.

III. Pinnatöötluse mõju poltide lubatud tugevusele

Keermestatud kinnitusdetailid on pingutamise ajal allutatud kombineeritud väände-tõmbepingele. Kolmanda tugevusteooria kohaselt saab keermestatud kinnitusdetailide lubatud ekvivalentpinge saada valemiga (9):

Keermestatud kinnitusdetailide pingutamisel jagatakse kogu pöördemoment kolmeks osaks: poldi tugipinna hõõrdekulu, keerme hõõrdekulu ja eelkoormuse tarbimine. Nende hulgas paneb poldi tugipinna hõõrdumise tarbimine ja keerme hõõrdumise tarbimine kandma keermestatud kinnitusdetaili varda väände nihkepinget ja eelkoormuse tarbimine paneb keermestatud kinnitusdetaili varda tegeliku tõmbepinge tekitama. Samaväärne tõmbepinge, mida polt talub, on fikseeritud ja ei tohi ületada poldi voolavuspinget. Seetõttu vähendatakse varda osa poolt kantud väände nihkepingetkeermestatud kinnitusvahendvõib suurendada tegelikust eelkoormusest tekkivat tõmbepinget, st vähendades poldi tugipinna hõõrdekulu ja keerme hõõrdekulu, muundatakse pöördemoment nii palju kui võimalik eelkoormuseks.

Hõõrdeteguri analüüs näitab, et väikese hõõrdeteguriga poldid suudavad väikese pöördemomendi rakendamisel saada suurema aksiaalse eelkoormuse, mis on energiatarbimise säästmisel ja poltide töötõhususe parandamisel väga oluline.

IV. Poltide pingutusomadusi mõjutavad tegurid

(1) Analüüs näitab, et hõõrdetegur mõjutab oluliselt energia jaotumist poldi tugipinna hõõrdekulus, keerme hõõrdekulus ja eelkoormuse töökulus pingutamise ajal. Väike hõõrdeteguri muutus põhjustab eelkoormuse suure kõikumise.

(2) Erinevate pinnatöötluste ja keermestatud kinnitusdetailide hõõrdeteguri, samuti pöördemomendi-eelkoormuse seose eksperimentaalse analüüsi abil saadakse tsingitud kihi paksuse ja erinevate kromaaditöötluste mõjureeglid hõõrdetegurile ja pöördemomendi koefitsiendile: mida suurem on katte paksus, seda suurem on hõõrdetegur; C2C kromaadiga töödeldud poltide hõõrdetegur on palju suurem kui C2D kromaadiga töödeldud poltide oma.

(3) Võrreldes C2C-kromaadiga töödeldud poltidega võib C2D-kromaadiga töödeldud poltide kasutamine vähendada pöördemomendi hõõrdekulu poldi tugipinnal ja keermel ning saavutada suurem aksiaalne eelkoormus, mis on energiatarbimise säästmisel ja poltide hoolduse tõhususe parandamisel väga oluline.