Фіксація різьбових з’єднань, причини та запобігання ослабленню

При використанні в різьбових з'єднаннях анаеробного фіксатора різьблення вони набувають великої довговічності, одночасно запобігає формуванню задирів при складанні та ослабленні при вібраційному впливі.

Залежність міцності різьбових з'єднань від впливу моменту, що крутить, або навантажень на складання поперек і/або вздовж осі болта.

Про причини послаблень різьбових з'єднань

Винайдений Архімедом у 287-212 роках до нашої ери водяний гвинт став відправною точкою у створенні різьбових з'єднань - найпоширенішого способу кріплення роз'ємних деталей, що широко застосовується дотепер у машинобудуванні, у різних конструкціях, при ремонті та монтажі обладнання. У виробництві вони стали настільки звичними, що їх функціонування докладно і докладно не аналізується. Є два найбільш суттєві фактори, що знижують міцність різьбової сполуки:

Самовідгвинчування.
Ослаблення зусилля затягування.

Про самовідгвинчення

Після завершення процесу фіксації в болтовому з'єднанні утворюється навантаження стиснення, оскільки болт затягується, немов пружина і гайка, переміщаючись до голівки болта, починає створювати між фіксованими частинами стискаючу силу. Як тільки напруга стиснення зникає, виникають умови, що сприяють відкручуванню гайки. Існуюче в різьбленні, а також між гайкою та головкою болта тертя ускладнює затягування болта. Математично це можна уявити в наступному вигляді:

TL = значення рівнодіючого зусилля на болт після затягування

FV = значення напруги в болті

d = значення діаметрального кроку різьблення

dh = значення дійсного діаметра головки

f = значення гвинтовогокута різьблення

r = значення різьбового напівкута (відповідно до різьбового стандарту ISO - 30 градусів)

mth = значення коефіцієнта різьбового тертя

mh = значення коефіцієнта тертя між прилеглою поверхнею та головкою болта (при нерухомій гайці)

Коли на різьбове з'єднання впливають змінні навантаження або вібрація, знижується викликаний тертям ефект блокування, що дозволяє гайці ковзати вільно, зменшуючи силу зчеплення. Вібраційні дії можуть бути в поперечному або поздовжньому напрямку, а також комбінованими, що діють в обох напрямках. Найбільшу небезпеку становлять поперечні вібрації та знакозмінні горизонтальні навантаження. Вони досить швидко призводять до послаблення звичайних незафіксованих різьбових з'єднань. При чергуванні поздовжніх вібрацій та осьових навантажень ослаблення різьбових з'єднань менше.

Про запобігання самовідгвинчуванню

Перелічені далі методи перешкоджають процесу самовідгвинчування у стандартних різьбових з'єднаннях:

Застосування болтів високої міцності дозволяє посилити їхню затяжку, створюючи напруги, необхідні для того, щоб запобігти відносним переміщенням.
Використання конструкцій, що мають підвищене співвідношення L/d (де L - це довжина болта, а d - його діаметр), збільшує пружність з'єднання. Як правило, оптимальним співвідношенням є L/d більше 6.
Обробивши опорні поверхні гайок та болтів, коефіцієнт тертя можна збільшити.
При використанні різьбового фіксатора для поперечних зсувів скорочується ступінь свободи, так як різьбові зазори заповнюються клеєм повністю і після завершення його полімеризації, завдяки міжвитковому з'єднанню, підвищується різьбове тертя.поверхні.
Створюючи механічний зв'язок (болти із щільною посадкою, зварні точки тощо) прослизання в різьбленні можна обмежити.

Про ослаблення зусилля затягування

В результаті змін осьових навантажень на болт, а також температурного режиму відбувається збільшення довжини болта і, як результат, зменшення зусилля затягування. Причиною такого зменшення може бути деформація прокладочного матеріалу. Зміна в довжині може статися при:

Просіданні, коли шорсткі поверхні деталей, що контактують (наприклад, шайби, гайки) під впливом тиску болтового натягу деформуються.
Прослизання, коли тиск на опорну поверхню гайок або болтів вище опору стиснення матеріалів деталей, що з'єднуються.

Про способи запобігання зменшенню зусилля затягування

Ослаблення зусилля затягування значною мірою можна уникнути, якщо пружність з'єднання збільшити до такої величини, при якому ймовірні величини прослизання і просідання скомпенсуються. Здійснити це можливо такими методами:

Використання болтів з великим ставленням L/d (де L - це довжина болта, а d - його діаметр);
Використання фланцевих гайок і болтів спільно з загартованими і зміцненими шайбами, що знижують тиск на поверхню і тим самим зменшують ймовірність просідань на опорні поверхні;
Використання гайок та болтів, оснащених шайбами з увігнутими поверхнями або напресованою пружинною шайбою;
Використання тарілчастих пружин або конічних пружинних шайб.