Hampir semua produk kejuruteraan dengan kerumitan yang berbeza-beza menggunakan berulirpengikat. Berbanding dengan kebanyakan kaedah sambungan lain, kelebihan utama pengikat berulir ialah ia boleh dibongkar dan digunakan semula.
Ciri ini biasanya menjadi sebab mengapa pengikat berulir lebih disukai berbanding kaedah sambungan lain, dan ia sering memainkan peranan penting dalam mengekalkan integriti struktur produk.
Walau bagaimanapun, ia juga merupakan punca masalah yang ketara dalam jentera dan komponen lain. Punca masalah ini terletak pada-mekanisme longgarnya sendiri. Mekanisme kelonggaran sendiri-ini telah lama menjadi isu dan sejak 150 tahun yang lalu, pereka bentuk telah membangunkan kaedah untuk mencegah kejadian ini.
Banyak jenis kaedah penguncian biasa untuk pengikat berulir telah dicipta lebih daripada 100 tahun yang lalu, namun hanya dalam beberapa tahun kebelakangan ini mekanisme utama yang membawa kepada-kelonggaran sendiri telah difahami. Terdapat banyak mekanisme yang boleh menyebabkan pengikat berulir longgar, yang boleh dibahagikan kepada longgar putaran dan longgar bukan{3}}putaran.
Longgar Bergilir dan Bukan{0}}Berputar
Dalam kebanyakan aplikasi, pengikat berulir diketatkan, dan pramuat digunakan pada sambungan. Kelonggaran boleh difahami sebagai kehilangan pramuat seterusnya selepas proses pengetatan selesai. Ini boleh berlaku dalam dua cara:
Kelonggaran putaran, biasanya dirujuk sebagai-kelonggaran sendiri, merujuk kepada putaran pengikat di bawah tindakan beban luaran.
Kelonggaran bukan{0}}putaran merujuk kepada kehilangan pramuat tanpa pergerakan relatif antara benang dalaman dan luaran.
Kelonggaran Pengikat Disebabkan oleh Tidak-Kelonggaran Berputar
Kelonggaran bukan{0}}berputar mungkin berlaku disebabkan ubah bentuk pengikat itu sendiri atau komponen yang disambungkan selepas pemasangan. Ini adalah hasil daripada keruntuhan plastik separa antara muka ini.
Pandangan Diperbesarkan Sentuhan Permukaan Kasar
Apabila dua permukaan bersentuhan antara satu sama lain, setiap permukaan menanggung beban permukaan galas. Oleh kerana kawasan sentuhan sebenar adalah jauh lebih kecil daripada kawasan permukaan, walaupun di bawah beban sederhana, tegasan tempatan yang sangat tinggi ditanggung secara berterusan, yang melebihi kekuatan hasil bahan.
Ini boleh menyebabkan keruntuhan separa permukaan selepas operasi mengetatkan selesai; keruntuhan ini biasanya dirujuk sebagai benam.
Jumlah daya pengapit yang hilang akibat benam bergantung pada kekukuhan bolt dan komponen yang disambungkan, bilangan permukaan sentuhan yang terdapat dalam sambungan, kekasaran permukaan, dan tegasan permukaan galas yang dikenakan.
Di bawah keadaan tegasan permukaan sederhana, benam biasanya menyebabkan kehilangan daya pengapit kira-kira 1% hingga 5% dalam beberapa saat pertama selepas sambungan diketatkan. Apabila sambungan kemudiannya tertakluk kepada beban dinamik yang dikenakan, daya pengapit boleh terus berkurangan disebabkan oleh perubahan tekanan yang berlaku pada permukaan sentuhan sendi.
Jika tegasan galas permukaan dikekalkan di bawah kekuatan hasil mampatan bahan komponen yang disambungkan, jumlah kehilangan benam boleh dikira dan diberi pampasan dalam reka bentuk sambungan.
Teori Pengikat Diri{0}}Kelonggaran Junker
Pada tahun 1969, Gerhard Junker menggunakan keputusan ujian kejuruteraan untuk menyokong teorinya tentang mengapa pengikat berulir longgar secara automatik. Penemuan utama beliau ialah apabila pergerakan relatif berlaku antara benang mengawan dan antara permukaan galas pengikat dan bahan pengapit, pengikat pramuat akan longgar disebabkan putaran.
Ia juga didapati bahawa beban dinamik melintang menyebabkan kelonggaran yang lebih teruk daripada beban dinamik paksi. Sebabnya ialah pergerakan jejari di bawah beban paksi jauh lebih kecil daripada di bawah beban melintang.
Pergerakan Melintang Sambungan Bolted
Junker menunjukkan bahawa pengikat pramuat akan -longgar sendiri apabila pergerakan relatif berlaku antara benang mengawan dan permukaan galas pengikat. Ini berlaku apabila daya melintang yang bertindak pada sambungan lebih besar daripada daya geseran yang dihasilkan oleh pramuat bolt.
Untuk anjakan melintang kecil, pergerakan relatif mungkin berlaku di antara rusuk benang dan permukaan sentuhan galas. Setelah kelegaan benang diatasi, bolt akan tertakluk kepada daya lentur, dan jika gelongsor melintang berterusan, gelongsor pada permukaan galas di bawah kepala bolt akan berlaku.
Sebaik sahaja dimulakan, tidak akan ada geseran buat sementara waktu pada benang dan di bawah kepala bolt. Tork longgar sendiri-yang dijana oleh pramuat yang bertindak pada sudut heliks benang menyebabkan putaran sepadan antara nat dan bolt. Di bawah pergerakan melintang berulang, mekanisme ini boleh menyebabkan pengikat longgar sepenuhnya.
Untuk mengkaji punca kelonggaran, Junker membangunkan mesin ujian, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, yang mengukur keberkesanan anti-keberkesanan reka bentuk pengikat.
Mesin Penguji Pengikat Junker
Galas bebola digunakan untuk menghapuskan kesan geseran antara plat bergerak dan tetap. Apabila pergerakan melintang digunakan dari plat bergerak yang mengapit nat, sel beban sentiasa memantau beban bolt.
Berbanding dengan piawaian ujian getaran biasa, kehilangan pramuat boleh diukur semasa ujian, dan graf pramuat berbanding nombor kitaran boleh diplot.
Prinsip mesin Junker ialah anjakan melintang yang dihasilkan oleh sesondol menyebabkan pengikat berayun, mengatasi daya geseran pengikat untuk menghasilkan kelonggaran.
Petikan skrin Mesin Penguji Junker
Lengkung Longgar Ujian Getaran Junker
Melalui ujian Junker, prestasi pelbagai reka bentuk anti{0}}pengikat boleh dibandingkan. Sepanjang dua dekad yang lalu, sejumlah besar kajian tentang reka bentuk anti-pengikat sedia ada telah disiapkan untuk membandingkan sifat anti-kelonggaran mereka.
Untuk perbandingan yang berkesan, adalah penting untuk menggunakan amplitud getaran yang sama, kerana ini mempunyai kesan yang ketara ke atas keputusan. Rajah di bawah menunjukkan keputusan ujian tipikal mesin basuh spring.
Ujian menunjukkan bahawa meletakkan mesin basuh spring heliks di bawah kepala bolt sebenarnya mempercepatkan longgar. Yang lain juga telah membuktikan bahawa penggunaan mesin basuh tersebut mempunyai prestasi yang sama dengan penggunaan bolt tanpa sebarang peranti pengunci.
Banyak OEM besar, menyedari penemuan ini, tidak lagi menentukan pencuci tersebut dalam piawaian dalaman mereka.
Banyak peranti pengunci yang digunakan untuk pengikat berulir adalah berdasarkan menghalang pergerakan relatif antara benang (cth, kacang kunci nilon) atau pergerakan relatif antara permukaan galas dan komponen yang disambungkan (cth, pelbagai jenis pencuci "mengunci").
Walau bagaimanapun, kedua-dua Junker dan penyelidik seterusnya yang lain telah menunjukkan kepentingan menghalang pergerakan melintang sendi: reka bentuk sambungan bolt yang sesuai memastikan daya pengapit bolt mencukupi untuk mengelakkan pergerakan melintang melalui geseran plat penyambung, dengan itu mengelakkan longgar.
Semasa fasa reka bentuk, ini boleh dicapai dengan memilih saiz dan kekuatan pengikat yang sesuai supaya pramuat boleh menjana geseran yang mencukupi untuk menahan pergerakan sendi yang disebabkan oleh beban luaran.
Skru Kesimpulan Jun
Punca asas kelonggaran pengikat berulir adalah pergerakan sendi, terutamanya gelongsor melintangbenang boltdan permukaan galas. Jika pramuat yang mencukupi boleh diperoleh daripada bolt untuk menghalang pergerakan sendi, tiada peranti pengunci diperlukan, kerana geseran akan memegang bahagian bersama-sama.
Masalah utama dalam reka bentuk pengikat berulir ialah memastikan pramuat mencukupi untuk memegang bahagian dengan kukuh bersama apabila perubahan dalam keadaan geseran dimasukkan.
Graf ini menunjukkan kesan perubahan geseran pada pramuat bolt.
Kunci untuk Mencegah Kelonggaran adalah dengan Menyediakan Pramuat Bolt yang Mencukupi
Secara amnya, sambungan hendaklah direka bentuk berdasarkan pramuat minimum yang dihasilkan pada pekali geseran maksimum; mereka bentuk menggunakan nilai pramuat purata akan membawa kepada kelonggaran banyakbolt.
Pada masa yang sama, ia juga perlu untuk mempertimbangkan kehilangan pramuat yang disebabkan oleh pembenaman. Untuk mengehadkan jumlah benam, adalah perlu untuk memastikan julat tegasan maksimum yang boleh ditahan oleh bahan yang diapit.
Dalam kes di mana pergerakan sendi tidak dapat dihalang, sebagai contoh, dengan adanya pengembangan terma, peranti pengunci dengan keupayaan terbukti harus ditentukan.
