Als mechanische basis is de trend van het bevestigingsmiddel van structureel bevestigingsmiddel naar functioneel bevestigingsmiddel. Met de ontwikkeling van auto-, hogesnelheidstreinen, luchtvaart en andere industrieën worden de eisen voor de losse weerstand van bevestigingsmiddelen steeds strenger.
Momenteel zijn er veel losse bewijsvormen van bevestigingsmiddelen, is er geen uniform leidend principe en is er geen basis voor ontwerp en selectie. Daarom is het erg belangrijk om de losse weerstand van bevestigingsmiddelen te evalueren. Gewoonlijk wordt de prestatie van het bevestigingsmiddel beoordeeld door theoretische berekening en testvergelijking.
Momenteel passeert de test van de losse weerstand van bevestigingsmiddelen in binnen- en buitenland hoofdzakelijk twee methoden
Gjb715.3-89 (versnelde vibratietestmethode), de laadmodus en trillings- en impactomstandigheden liggen meer dicht bij de werkelijke gebruikstoestand van verschillende bevestigingsmiddelen, vooral bij de evaluatie van de anti-losse levensduur van de anti-losse verbinding van het bevestigingsmiddel, wat voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
GB / T10431-2008 transversale vibratietestmethode voor bevestigingsmiddelen, deze methode kan nauwkeurig de variabelen meten van de voorspankracht van de bevestigingsmiddelverbinding tijdens de vibratietest, het veranderingsproces van de voorspankracht in de test beschrijven, het curvediagram van de relatie tussen de voorspankracht en de vibratietijden (of tijd), en neem de variabele van de vermindering van de voorbelasting als criterium om de losheid van de verbinding van het bevestigingsmiddel te meten, en de testefficiëntie is hoog.Alle industrieën behalve de ruimtevaart zijn van toepassing.
De testvergelijking van verschillende gangbare anti-losse bevestigingsmiddelen wordt uitgevoerd door middel van een transversale vibratietestmethode, die een referentie biedt voor de selectie van anti-losse bevestigingsmiddelen en testen op grotere schaal.
1 、 vergelijkende test
Ter vergelijking werden vijf soorten anti-losse bevestigingsmiddelen geselecteerd. Elk bevestigingsmiddel werd geselecteerd uit respectievelijk 10 groepen gekwalificeerde monsters met elke prestatie-index:
Bout (gb / t5782) + gemeenschappelijke moer (gb / t6170) + platte ring (gb / t97.1);
Bout (gb / t5782) + contramoer van het type met variabele tand (tb / t3019);
Bout (gb / t5782) + gemeenschappelijke moer (gb / t6170) + veerring (gb / t93);
Bout (gb / t5782) + gemeenschappelijke moer (gb / t6170) + zelfborgende ring (Nord lock);
Bout (gb / t5782) + gemeenschappelijke moer (gb / t6170) + veiligheidsring (vs type).
De boutspecificatie die in deze test is geselecteerd, is M14 en de prestatieklasse is 10,9; De prestatieklasse van de moer is 10 en de platte pad is 300hv.
2 、 testmethode
De vergelijkende test werd 3000 keer transversale trillingen uitgevoerd volgens gb / t10431-2008, en de verzwakking van de voorspankracht van de testbout werd in realtime geregistreerd.
De relatie tussen aanhaalmoment T, axiale voorspanning F en nominale diameter D van bout in schroefverbinding kan worden uitgedrukt door koppelcoëfficiënt: T=kxfxd (1)
Omdat het verschil in koppelcoëfficiënt K tussen de monsters de testresultaten zal beïnvloeden, wordt bij deze test niet hetzelfde aanhaalmoment gebruikt, maar wordt dezelfde methode van initiële axiale voorspanning toegepast. De initiële voorspanning is de axiale spanning bij 70% vloeigrens van het boutmonster, dwz f=(rpo.2xas) X70% (2)
Waar:
F is de aanvankelijke axiale voorspanning;
Rp0.2 is de niet-proportionele rekspanning gespecificeerd voor boutmonsters, rp0.2=640mpa, zie gb / t3098.1-2010;
Evenals het nominale spanningsdoorsnedegebied van bouten, as=157 mm, zie gb / t3098.1-2010.
Evaluatiecriteria: na 3000 keer 240s transversale vibratietest, is de verhouding tussen resterende voorspanning en initiële voorspanning niet minder dan 70%, en de anti-losse prestatie van het monster&# 39 kan als gekwalificeerd worden beoordeeld.
3 、 Testresultaten en analyse
（1） Bout + gewone moer + platte ring
De eerste groep tests maakt gebruik van gewone moeren en platte kussens, die in principe geen trillingen en anti-losse prestaties hebben, dus worden ze gebruikt als referentiegroep voor vergelijkende tests.
Van de axiale kracht-tijdcurve in figuur 1 is 90% van de axiale kracht van boutmonsters binnen 30 seconden na de test sterk afgenomen, wat aangeeft dat het statische wrijvingspaar van bout en moer binnen 30 seconden snel bezwijkt en dat de voorspanning van de bout is afgenomen. volledig verloren, waardoor de boutverbinding losraakt.
De resultaten van de test laten zien dat de gewone moer en ring geen anti-loszittende functie hebben bij dynamische belasting, schokken en trillingen. Daarom is het noodzakelijk om de anti-losse sluiting te gebruiken om de betrouwbaarheid van de mechanische verbinding te verbeteren.
Figuur 1 verzwakkingscurve van groep 1 voorbelasting
（2） Bout + contramoer met variabele tand
De tweede groep tests maakt gebruik van een contramoer van het variabele tandtype. Uit de axiale kracht-tijdcurve in figuur 2 kan worden gezien dat na 240s transversale vibratietest, behalve dat de verhouding tussen resterende axiale kracht en initiële axiale kracht van monster 9 minder is dan 70%, de resterende axiale kracht van de resterende monsters kan voldoen aan de criteria van een gekwalificeerde test, en de gemiddelde waarde van de verhouding van resterende axiale kracht tot initiële axiale kracht is meer dan 85%, de resultaten tonen aan dat de contramoer van het variabele tandtype goede anti-losse prestaties heeft en de draad kan behouden zelfremmend onder de dynamische belasting, impact en trillingen.
Figuur 2 verzwakkingscurve van groep 2 voorbelasting
De schroefdraad van de contramoer van het type met variabele tand is anders dan die van de metrische schroefdraad, en er is een 30 aan de onderkant van de tand. Het wigvormige hellende oppervlak van de bout zal zich boven de afschuining van de binnendraad bevinden nadat de binnen- en buitendraad is ingeschroefd, zodat de normaalkracht die wordt gegenereerd wanneer de schroefdraad in contact komt met de boutas 60 ° is, in plaats van 30 in metrische °, de normale druk tussen schroefdraad wordt gewijzigd van f / sin60 ° Verandering in f / sin30 °。 Wanneer de wrijvingsfactor tussen schroefdraden en axiale voorspankracht F hetzelfde zijn, is de wrijvingskracht van schroefdraad met wigvormig hellend oppervlak veel groter dan die van gewone metrische schroefdraad, wat het anti-losse koppel aanzienlijk verbetert.
Bovendien elimineerde de schroefdraad met wigafschuining het grote draagvermogen van de eerste en tweede pasvlakken wanneer de interne en externe schroefdraad op elkaar zijn afgestemd met het metrische systeem. De hele schroefdraad is niet gelijkmatig gespannen en er is sprake van een spanningsconcentratiefenomeen, dat effectief de anti-losse en anti-vibratieprestaties verbetert, zoals getoond in Fig.3.
Figuur 3spl draad en metrische draad
Er zijn enkele tekortkomingen in de moer, die een grote gevoeligheid heeft voor de schroefdraaddiameter van de bout. Dat wil zeggen, de schroefdraaddiameter van de bout is binnen het tolerantiebereik en de koppelcoëfficiënt na aanpassing aan de inwendige schroefdraad van het variabele tandtype is nog steeds relatief groot.
De grote diameter van de boutschroefdraad zal vervormen als gevolg van contact met het hellende oppervlak, wat kan leiden tot verzwakking van de axiale kracht bij herhaald gebruik, en tot op zekere hoogte de hergebruikprestatie kan beïnvloeden.
（3） Bout + gemeenschappelijke moer + veerring
De tweede groep tests maakt gebruik van gemeenschappelijke standaard veerringen. Uit figuur 4 daalt de axiale voorspanning van alle testmonsters snel tot 0kn binnen 30 seconden na de test, dat wil zeggen dat de schroefverbinding los zit en mislukt.
Foto testtijd / S.
Figuur 4 verzwakkingscurve van groep 3 voorbelasting
De elastische reactiekracht van de veerring wordt afgeplat door elastische vervorming, die de axiale kracht van het boutverbindingspaar continu kan compenseren en kan voorkomen dat de bout losraakt als gevolg van vermoeidheid veroorzaakt door continue trillingen. Tegelijkertijd ligt het hellende uiteinde van het veerkussen tegen het steunoppervlak van de bout of moer en het oppervlak van het verbonden deel, dat de rol speelt van het stoppen en voorkomen van losheid.
De test toont echter aan dat de veerring losheid niet kan voorkomen onder de voorwaarde van sterke schokken en trillingen, omdat de veerstalen pakking een opening uitsnijdt en vervolgens wordt behandeld door elastische vervorming, en de elastische reactiekracht ervan sterk wordt verminderd; Tegelijkertijd is de maat van de ring smal, wordt de equivalente diameter van het contactoppervlak tussen de boutkop en het verbonden onderdeel kleiner, wat de wrijving en het terugtrekkingsmoment van dit onderdeel aanzienlijk vermindert.
De veerring is eenvoudig uit te zetten en de schuine punt van de opening kan het verbindingsoppervlak gemakkelijk beschadigen wanneer deze snel wordt vastgedraaid. Daarom wordt het niet aanbevolen om een veerring te gebruiken als een losse preventiemethode voor belangrijke verbindingsdelen met sterke trillingen en een hoog risico op losraken.
（4） Bout + gewone moer + zelfborgende ring
De vierde groep tests maakt gebruik van een zelfborgende sluitring met dubbele tanden (Nord lock). Na 240 seconden transversale trillingen is de verhouding tussen resterende axiale kracht en initiële axiale kracht van 10 groepen monsters 82,51% - 87,61%, zoals weergegeven in figuur 5, die allemaal voldoen aan de norm van gekwalificeerde prestatietest tegen losraken.
Figuur 5 verzwakkingscurve van groep 4 voorbelasting
De tweelaagse zelfborgende onderlegringlaag heeft schuine tanden die in elkaar grijpen, en radiale vertandingen bevinden zich op de twee montageoppervlakken van de onderlegringen. Bij het aandraaien kunnen radiale kartelingen in het steunvlak en het montageoppervlak van de bout of moer worden ingebed.
Wanneer de bouten of moeren onder sterke trillingen loszitten, worden de schuine tanden tussen de ringen door een verspringende beweging opgetild. De hellingshoek a van de schuine tand is groter dan de stijgende hoek van de metrische schroefdraad, waardoor de bout langer kan worden om een stabiele voorspankracht te spelen. Het is om de voorspankracht te vergroten om losraken te voorkomen door de bout uit te rekken, zoals weergegeven in figuur 6.
Figuur 6nl ring
Het gebruik van de ring moet een grote voorspankracht hebben om ervoor te zorgen dat de verbinding en het dragende oppervlak van de bout of moer deuk en één worden. Zonder inspringing zal het niet de functie vervullen van het tegengaan van loskomen van de ring, dat wil zeggen dat de ring geschikt is voor het tegengaan van het losraken van zeer sterke bevestigingsmiddelen.
（5） Bout + gemeenschappelijke moer + veiligheidsring
De vijfde groep tests nam een veiligheidsring (versus type) over, en de gemiddelde waarde van de verhouding tussen resterende axiale kracht en initiële axiale kracht van 10 groepen monsters na 240 seconden sterke vibratie is ongeveer 86. 7%, zoals weergegeven in figuur 7. De verhouding tussen resterende axiale kracht en aanvankelijke axiale kracht van elke groep monsters is meer dan 70%, wat betekent dat ze allemaal voldoen aan de evaluatienorm van de test van anti-loszittende prestaties.
Figuur 7 verzwakkingscurve van groep 5 voorbelasting
De veiligheidsring (vs type) is een conische dubbelzijdige ratelconstructie (zie Fig. 8). Onder invloed van voorbelasting wordt de ratel in het verbindingslichaam en het steunoppervlak van de bout of moer gedrukt en wordt het één lichaam, waardoor de omgekeerde wrijvingskracht van het verbindingsoppervlak toeneemt. Tegelijkertijd heeft de conische structuur elasticiteit en kan deze het verlies van de voorspankracht na het persen compenseren en de anti-losse prestatie in twee opzichten verbeteren.
Figuur 8 veiligheidsring
Samenvatting
Wanneer het bevestigingsmiddel zich in een toestand van verandering van belasting, trillingen en schokken bevindt, is het belangrijk om het juiste en betrouwbare anti-losse type te kiezen om de kwaliteit van de producten en het veiligheidskarakter van de bediening te verbeteren. Uit de analyse blijkt dat:
De standaard veerring heeft onbetrouwbare anti-losse prestaties. Het wordt veel gebruikt in alle lagen van de bevolking vanwege de eenvoudige installatie en lage kosten, wat een risico is.
De technologie van borgmoer met variabele tand wordt vanuit het buitenland geïntroduceerd. Na meer dan tien jaar absorptie en verbetering in China, heeft het zich geleidelijk aangepast aan de behoeften van de binnenlandse spoorindustrie. De anti-losse prestaties zijn betrouwbaar en het is een soort algemeen anti-los bevestigingsproduct in de baanindustrie geworden.
De zelfsluitende ring en veiligheidsring zijn gepatenteerde producten van buitenlandse fabrikanten. De vergrendelingsbestendigheid is stabiel en betrouwbaar, maar de gebruikskosten zijn relatief hoog. Als de overeenkomstige normen kunnen worden vastgesteld en lokalisatie kan worden voltooid, zal dit gunstig zijn voor grootschalige toepassing.
