Tratamentul de suprafață afectează caracteristicile de strângere aleșuruburi? Da. Pentru a reduce eroarea de dispersie a coeficientului de cuplu al șuruburilor și pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune, elementele de fixare sunt de obicei supuse unui tratament de suprafață. Cu toate acestea, diferite tratamente de suprafață au un impact semnificativ asupra coeficientului de frecare al elementelor de fixare filetate, care afectează în cele din urmă caracteristicile de strângere ale șuruburilor. Combinând cunoștințele relevante despre elemente de fixare, următoarele analizează impactul tratamentului de suprafață asupra caracteristicilor de strângere a șuruburilor.
I. Analiza teoretică a impactului coeficientului de frecare asupra coeficientului de cuplu al bolțului
1. Cuplul de strângere a conexiunii șuruburilor
1.1 Frecare în perechi elicoidale de șuruburi triunghiulare
Frecarea în perechi în mișcare poate fi împărțită în frecare plană, frecare plană înclinată și frecare cu caneluri în funcție de forma suprafeței de contact. Pentru a simplifica calculul forței de frecare în perechile în mișcare, indiferent de forma geometrică a celor două elemente perechi cinematice ale perechii în mișcare, contactul celor două componente cu forme geometrice diferite poate fi privit ca o pereche în mișcare în contact de-a lungul unui singur plan (așa cum se arată în figura 1), iar formula de calcul a forței sale de frecare poate fi exprimată uniform ca formula (1):
Frecare cu caneluri: perechea de rotire cu filet triunghiular poate aproxima mișcarea piuliței pe șurub ca mișcarea unui glisor în formă de pană-pe o suprafață cu canelură înclinată, adică o combinație de frecare cu caneluri și frecare în plan înclinat. În acest moment, unghiul canelurii este egal cu 90 de grade - (așa cum se arată în Figura 2).
1.2 Cuplul de strângere a șuruburilor
Cuplul total necesar în timpul procesului de strângere a șuruburilor constă din două părți: cuplul de strângere pentru a depăși frecarea perechii de filet și cuplul de frecare între capul șurubului sau piuliță și suprafața de sprijin.
2. Coeficientul de cuplu al conexiunii șuruburilor
Cuplul total al șurubului este împărțit în trei părți, și anume, consumul de frecare pe suprafața de susținere a șuruburilor, consumul de frecare a filetului și consumul de preîncărcare (așa cum se arată în Figura 3).
Din tabelul 1 se poate observa că în timpul procesului de strângere, energia consumată de frecare pe suprafața de sprijin a șuruburilor reprezintă aproximativ 50%, consumul de frecare a filetului este de aproximativ 40%, iar consumul de lucru de preîncărcare reprezintă aproximativ 10%. La același cuplu de strângere, când coeficientul de frecare se modifică cu 0,05, intervalul de variație al preîncărcării este de până la 43,1%. Adică, dacă există mici diferențe în tratarea suprafeței șuruburilor, presupunând că coeficientul de frecare crește cu 0,05, preîncărcarea axială este de numai 57% față de cea originală, ceea ce va aduce pericole potențiale majore de siguranță pentru fiabilitatea conexiunilor șuruburilor. Prin urmare, trebuie acordată o atenție deplină cercetării privind coeficientul de frecare al perechilor de filete.
II. Analiza impactului tratamentului de suprafață asupra coeficientului de cuplu
Prin intermediul sistemului de analiză multi-funcțional de fixare a șuruburilor, forța de strângere, cuplul total și cuplul pe perechea filetului în timpul procesului de strângere a șuruburilor pot fi măsurate, ceea ce poate reflecta cu precizie și în timp real relația dintre forța de strângere și cuplu și, în același timp, poate măsura coeficientul de frecare alfiletul șurubuluiși suprafața de susținere a capului șurubului. Analiza datelor arată că grosimea stratului galvanizat are un impact redus asupra coeficientului de frecare al capului șurubului, dar are un impact semnificativ asupra coeficientului de frecare a filetului, care în cele din urmă are și un impact semnificativ asupra coeficientului de cuplu.
III. Impactul tratamentului de suprafață asupra rezistenței admisibile a șuruburilor
Elementele de fixare filetate sunt supuse unei tensiuni combinate de torsiune-în timpul strângerii. Conform celei de-a treia teorii a rezistenței, tensiunea echivalentă admisă a elementelor de fixare filetate poate fi obținută prin Formula (9):
Când elementele de fixare filetate sunt strânse, cuplul total este împărțit în trei părți: consumul de frecare pe suprafața de susținere a șuruburilor, consumul de frecare a filetului și consumul de preîncărcare. Printre acestea, consumul de frecare pe suprafața de susținere a șuruburilor și consumul de frecare a filetului va face ca partea tijă a elementului de fixare filetat să suporte stresul de forfecare la torsiune, iar consumul de preîncărcare va face ca partea tijă a elementului de fixare filetat să genereze tensiuni reale de tracțiune. Efortul de tracțiune echivalent pe care îl poate suporta șurubul este fix și nu trebuie să depășească limita de curgere a șurubului. Prin urmare, reducerea efortului de forfecare la torsiune suportat de partea tijei adispozitiv de fixare filetatpoate crește efortul de întindere generat de preîncărcarea efectivă, adică prin reducerea consumului de frecare pe suprafața de susținere a șuruburilor și a consumului de frecare a filetului, cuplul este convertit în preîncărcare cât mai mult posibil.
Analiza coeficientului de frecare arată că șuruburile cu un coeficient de frecare mic pot obține o preîncărcare axială mai mare prin aplicarea unui cuplu mic, ceea ce este de mare importanță pentru economisirea consumului de energie și îmbunătățirea eficienței de serviciu a șuruburilor.
IV. Factori care afectează caracteristicile de strângere a șuruburilor
(1) Analiza arată că coeficientul de frecare are un impact semnificativ asupra distribuției energiei în consumul de frecare al suprafeței de susținere a șuruburilor, consumul de frecare a filetului și consumul de lucru de preîncărcare în timpul procesului de strângere. O mică modificare a coeficientului de frecare va provoca o fluctuație mare a preîncărcării.
(2) Prin analiza experimentală a relației dintre diferitele tratamente de suprafață și coeficientul de frecare al elementelor de fixare filetate, precum și preîncărcarea cuplului-, se obțin regulile de influență ale grosimii stratului galvanizat și diferite tratamente cu cromat asupra coeficientului de frecare și a coeficientului de cuplu: cu cât grosimea stratului este mai mare, cu atât coeficientul de frecare este mai mare; coeficientul de frecare al șuruburilor tratate cu cromat C2C este mult mai mare decât cel al șuruburilor tratate cu cromat C2D.
(3) În comparație cu șuruburile tratate cu cromat C2C, utilizarea șuruburilor tratate cu cromat C2D poate reduce consumul de frecare al cuplului pe suprafața de susținere a șuruburilor și a filetului și poate obține o preîncărcare axială mai mare, ceea ce este de mare importanță pentru economisirea consumului de energie și îmbunătățirea eficienței serviciului șuruburilor.
