Keermestatud kinnitusdetailide pingutamismeetodid

Üks peamisi väljakutseid poltidega kokkupanekul on täpse eelkoormuse saavutamine sobivate pingutusmeetodite abil. Ebatäpsetest pingutamisprotsessidest põhjustatud ebapiisav eelkoormus on poltühenduse rikke sagedane põhjus. Disainerid peavad olema tuttavad peavoolu poltide pingutamise tehnikate põhimõtete ja omadustega. See artikkel tutvustab süstemaatiliselt kuut peamist poldi eelkoormuse juhtimise meetodit. Tuleb märkida, et teatud määral eelkoormuse hajumine on vältimatu, olenemata kasutatavast pingutusmeetodist, mis kuulub tavaliste protsessiomaduste hulka.

Keermestatud eelkoormuse juhtimiseks kasutatakse laialdaselt kuut tavapärast meetoditkinnitusvahendid:pöördemomendiga juhitav pingutamine, nurgaga juhitav pingutamine, voolavuspiiriga juhitav pingutamine, poldi venitusega pingutamine, termiline pingutamine ja pinget näitav pingutamine.

1. Pöördemomendiga juhitav pingutamine

Pöördemomendiga juhitav pingutamine on tööstuslikes rakendustes kõige sagedamini kasutatav eelkoormuse juhtimise meetod. Poltide kokkupanekuks vajaliku nimipingutusmomendi saab saada standardsetest pöördemomentide tabelitest või arvutada vastavalt pingutusmomendi ja poldi eelkoormuse vahelisele korrelatsioonile.

Pingutamise ajal kannab poldi vars nii aksiaalset tõmbepinget kui ka väände nihkepinget. Tavalised pöördemomendi võrdlustabelid eiravad üldiselt väändepinget ja eeldavad, et 75% kogupingest aitab kaasa efektiivsele aksiaalsele pingele. Suure hõõrdumise tingimustes suureneb väändepinge märkimisväärselt. Aksiaalse pingega katmisel võib ekvivalentpinge ületada materjali voolavuspiiri ja põhjustada poldi purunemise. Suurema täpsuse tagamiseks juhitakse protsessi nii, et kombineeritud ekvivalentpinge ulatub ligikaudu 90%-ni voolavuspiirist, tagades ohutu ja usaldusväärse montaaži, tasakaalustades aksiaalset ja väändepinget.

Pöördemomendiga domineerivad iselukustuvad kinnitused, ntnailonist lukustusmutrid ja mehaanilisi lukustusmutreid kasutatakse laialdaselt vibratsiooniohtlikes olukordades, et vältida lõdvenemist. Need kinnitused suurendavad märkimisväärselt väändmispinget poldi varres pingutamise ajal ja muudavad pöördemomendi ja eelkoormuse muundamise efektiivsust. Seetõttu tuleb pöördemomendi väärtusi parameetrite seadistamise ajal vastavalt reguleerida.

Pöördemomendiga juhitava pingutamise peamine piirang on see, et 85–95% rakendatud pöördemomendist kulub keerme ja laagripinna hõõrdumise ületamiseks. Väiksed erinevused hõõrdetingimustes võivad põhjustada olulisi eelkoormuse hälbeid. Hõõrdestabilisaatorite rakendamine kinnitusdetailidele võib vähendada hõõrdumise hajumist ja parandada pingutamise täpsust.

Standardmeetmed pöördemomendi pingutamise täpsuse parandamiseks on kokku võetud järgmiselt:

1. Vältige tavaliste lamedate seibide kasutamist. Suhteline libisemine seibide ja kontaktpindade vahel muudab efektiivset hõõrderaadiust ja moonutab pöördemomendi ja eelkoormuse suhet. Kui pinnasurve vähendamiseks on vaja suuremat laagripinda, eelistatakse äärikupolte ja ääriku mutreid.

2. Määrake pingutusmoment tegeliku kalibreerimise teel. Poldi varrele saab kinnitada pingeandurid kohapealseks pingutamiseks reaalsetes monteerimistingimustes. Poldipeade alla paigaldatud koormusandurid pakuvad abimõõtmist, kuid on muutunud kontaktomaduste tõttu vähem täpsed kui tensoandurid.

3. Kui katseline kalibreerimine pole saadaval, arvutage standardne pingutusmoment põhjalikult, võttes aluseks kinnitusdetailide töötlemise tolerantsi, mutri laagrite mõõtmed ja lukustusmomendi karakteristikud. Bolt Science'i välja töötatud professionaalne pöördemomendi arvutamise programm TORQUE suudab teostada täpseid arvutusi.

4. Määrake pingutusmomendi väärtused koostejoonistele standardtolerantsiga ±5%. Kriitiliste liigendite jaoks kasutage kalibreeritud momentvõtmeid ja kontrollige montaažijärgset pöördemomenti.

Erinevate pingutusmeetodite tulemuseks on erinevad eelkoormuse dispersioonitasemed, mille hulgas on puhas pöördemomendi juhtimine suhteliselt suur.

2. Nurgaga juhitav pingutamine

Nurgaga juhitav pingutamine, tuntud ka kui mutri pööramise meetod, võeti kasutusele vahetult pärast II maailmasõda käsitsi kokkupanemiseks ja on nüüd ühilduv jõupingutusseadmetega. Protsessiga pingutatakse esmalt polt pöördemomendini ja seejärel pööratakse mutrit etteantud nurga all, et viia polt osalise plastilise deformatsioonini. See meetod vähendab tõhusalt voolavuspiiri tolerantsist põhjustatud eelkoormuse kõikumist ja tagab parema eelkoormuse konsistentsi kui puhas pöördemomendi pingutamine.

Peamised puudused hõlmavad pingutusnurkade eksperimentaalse kalibreerimise nõuet (universaalsete rakendatavate parameetrite puudumine) ja piiratud korduvkasutatavust. Korduv pingutamine pärast plastilist deformatsiooni põhjustab kergesti kinnitusdetailide väsimust.

3. Saagispunktiga kontrollitud pingutamine

SPS-i poolt välja töötatud ja ka ühisjuhtimismeetodina tuntud tehnika tagab ühe suurima eelkoormuse täpsuse. See minimeerib hõõrdeteguri varieerumise mõju ja saavutab väga ühtlase poldi eelkoormuse.

See meetod, mis tuleneb pingutustunde käsitsi otsustamisest, kasutab ülitäpset elektroonilist juhtimissüsteemi, et koguda reaalajas pöördemomendi ja pöördenurga andmeid. Pöördemomendi gradiendi kalde muutust jälgides tuvastab süsteem täpselt poldi voolavuspiiri ja lõpetab pingutamise koheselt, et vältida ülekoormust.

Vaatamata paranenud stabiilsusele esineb keerme hõõrdumise tõttu siiski väike eelkoormuse hajumine. Suurem keerme hõõrdumine suurendab väändepinget ja vähendab aksiaalset eelkoormust sama tootlikkuse künnise all. See meetod tuvastab täpselt, kuidas pinge ja vääne koosmõjul poldid tõmbuvad.

Joonepunktiga kontrollitud pingutamist kasutatakse laialdaselt selliste kriitiliste komponentide puhul nagusilindripea poldid ja ühendusvarda poldid, mis tagavad stabiilse kõrge eelkoormuse ja võimaldavad poltide optimeeritud suurust. Spetsiaalsete intelligentsete pingutustööriistade kõrge hind piirab aga laialdast kasutamist. Usaldusväärset ülitäpset eelkoormust ei saa põlluhoolduses tagada ilma vastava professionaalse varustuseta.

4. Poltide venituspingutamine

Suure läbimõõduga poldid nõuavad väga suurt pingutusmomenti, mis on tavaliste tööriistade puhul keeruline. Üle 20 mm läbimõõduga poltide puhul kasutatakse hüdraulilist venitamist tavaliselt hüdrauliliste pöördemomendivõtmete asendamiseks, vältides liigset pöördemomendi reaktsioonijõudu ja piiratud tööruumi.

Tööpõhimõte: Mutri peale on paigaldatud spetsiaalne hüdrosilinder. Poldi või naastkeere ulatub täielikult läbi mutri ja ühendub venitusseadmega. Hüdrauliline rõhk venitab polti aksiaalselt, et tekitada elastne pikenemine. Säilitades venituskoormust, pööratakse mutrit käsitsi ja lukustatakse pesa ja pöördemomendi lati abil.

See meetod tagab ülikõrge eelkoormuse täpsuse tänu täpsele hüdraulilise rõhu juhtimisele. Siiski tekib väike eelkoormuse kadu pärast rõhu vabastamist elastse tagasilöögi tõttu. Korrodeerunud või kinnijäänud mutrite lahtivõtmine on endiselt suur tööraskus.

5. Termiline pingutamine

Termiline pingutamine kasutab metalli soojuspaisumise omadusi. Polt on kuumutatud ja piklik ning mutter pööratakse ja asetatakse. Jahutamise ajal üritab polt kokku tõmbuda, kuid seda piiravad pikisuunas kinnitatud komponendid, tekitades stabiilse aksiaalse eelkoormuse.

Levinud küttemeetodid hõlmavad otsest leekkütet, küttekeha mähiseid ja süsinikukindlaid kütteelemente. Protsess on aeganõudev ja täpne deformatsioonimõõtmine nõuab täielikku jahutamist ümbritseva õhu temperatuurini, mille tulemuseks on madal efektiivsus. Üldises tööstuses kasutatakse seda harva ja see on kasutatav ainult ülisuurte raskeveokite poltide jaoks.

6. Pingutusnäidatud pingutamine

See meetod kasutab spetsiaalseid koormust näitavaid kinnitusvahendeid, koormust näitavaid seipe või deformatsiooni tuvastamise meetodeid, et kaudselt mõõta poldi pikenemist ja eelkoormust, hõlmates mitmesuguseid ülitäpseid montaažilahendusi.

Tüüpilised pinget näitavad poldid on Rotabolt ja HiBolt. Rotaboltil on tsentraalne puuritud auk koos sisemise mõõtetihvti ja pööratava kliirensiga. Tihvt jääb elastse venitamise ajal koormamata; kui täielik eelkoormus on saavutatud, kaob kliirens ja pöörlemine lukustub, mis näitab õiget pingutamist. HiBolt kasutab sarnast põhimõtet, mille puhul kerge poldi kokkutõmbumine kinnitab keskmise tihvti, et kajastada pinge olekut.

Koormust näitavaid seibe kasutatakse laialdaselt tsiviilehituse teraskonstruktsioonides. Seibi pinnal olevad kokkupandavad väljaulatuvad osad deformeeruvad koormuse all. Õiget eelkoormust kontrollitakse jääkpilu mõõtmisega kaliibriga. Seda tüüpi seibe kasutatakse täppismehaanilises montaažis harva.

Poldi pikenemist saab mõõta otse mikromeetrite abil või täpselt tuvastada ultraheliuuringuga. Pikenduse väärtused saab teisendada reaalajaspolteellaadimine kalibreerimise või arvutamise teel. Ultraheli mõõtmiseks vajavad poldi pea ja otsapind lihvimist, et tagada optimaalne akustiline peegeldus ja testimise täpsus.