Gwintowanełącznikpołączenie jest najbardziej podstawową i powszechnie stosowaną metodą łączenia w montażu mechanicznym. Podczas eksploatacji elementy złączne są podatne na poluzowanie pod wpływem wibracji sprzętu, obciążeń przemiennych, obciążeń udarowych i innych warunków pracy, co bezpośrednio zmniejsza dokładność montażu i niezawodność bezpieczeństwa pracy urządzeń, a ponadto wpływa na jakość produktu i wydajność produkcji. W artykule kompleksowo przeanalizowano główne przyczyny luzowania połączeń gwintowych oraz przedstawiono powszechnie stosowane konstrukcje zapobiegające luzowaniu i środki zabezpieczające, stanowiąc punkt odniesienia dla racjonalnego stosowania złączy gwintowych.

1 Przyczyny poluzowania połączeń gwintowych

Podstawową zasadą połączeń gwintowych jest ściskanie i mocowanie połączonych części poprzez osiowe napięcie wstępne generowane przez dokręcanie śrub. Osłabienie lub uszkodzenie osiowego napięcia wstępnego po dokręceniu śruby definiuje się jako poluzowanie połączenia gwintowego. Główne przyczyny poluzowania połączeń gwintowych podsumowano w następujący sposób:

1.1 Wady konstrukcyjne

(1) Niewłaściwy dobór śrub

Podczasśrubadokręcania, siła docisku połączenia wzrasta wraz ze wzrostem napięcia wstępnego śruby. Gdy napięcie wstępne osiągnie granicę plastyczności materiału śruby, na śrubie następuje odkształcenie plastyczne. W tym przypadku ciągły wzrost napięcia wstępnego prowadzi do znikomego lub żadnego wzrostu siły docisku. Nadmierne, nadmierne dokręcenie spowoduje stopniowe zmniejszenie siły zaciskania i ostatecznie spowoduje pęknięcie śruby. Dlatego projektanci powinni dokładnie obliczyć moment dokręcania śrub oraz wybrać odpowiednie specyfikacje śrub i schematy połączeń w oparciu o masę części, warunki pracy łożyska, specyfikacje bezpieczeństwa i inne parametry, aby uniknąć poluzowań i pęknięć spowodowanych niewłaściwym doborem.

(2) Brakujący lub nieuzasadniony projekt zapobiegający poluzowaniu

Połączenia gwintowe pracują nieprzerwanie w złożonych warunkach pracy, takich jak wibracje, zmienne obciążenia i uderzenia. W przypadku braku skutecznych struktur zapobiegających poluzowaniu lub przy niewłaściwie dobranych systemach zapobiegających poluzowaniu, prawdopodobne jest wystąpienie awarii, takich jak poluzowanie gwintu lub odpadnięcie śrub i nakrętek. W związku z tym należy skonfigurować ukierunkowane środki zapobiegające poluzowaniu zgodnie z warunkami pracy sprzętu na etapie projektowania produktu, aby zapobiec awariom połączeń w trudnych warunkach pracy.

1.2 Niewystarczające napięcie wstępne

Napięcie wstępne powstające po dokręceniu śruby bezpośrednio determinuje efekt zaciskania pomiędzy połączonymi częściami, a niewystarczające napięcie wstępne jest jedną z głównych przyczyn poluzowania połączeń gwintowych. Standardowy montaż wymaga, aby napięcie wstępne śruby było bliskie lub osiągało granicę plastyczności materiału, aby zapewnić stabilność połączenia. Jednak w rzeczywistej produkcji i montażu wiele czynników prowadzi do niespełniającego norm momentu dokręcania, w tym ograniczona siła robocza pracowników i niedopasowane narzędzia montażowe. Ponadto w niektórych dokumentach procesowych nie określono standardowego momentu dokręcania śrub, a na stanowiskach montażowych nie są wyposażone żadne specjalne narzędzia dynamometryczne. Operatorzy oceniają stan dokręcenia jedynie na podstawie doświadczenia i intuicji, co skutkuje niewystarczającym napięciem wstępnym śrub w obszarach narażonych na wibracje i brakiem luzowania po długotrwałej pracy.

1.4 Luzowanie wywołane przez deformację wgłębienia powierzchni łożyska

Gdy powierzchnie nośneśruby i nakrętkia powierzchnie styku połączonych części przenoszą obciążenia ściskające, nadmierne naprężenia lokalne spowodują odkształcenie plastyczne, takie jak zagłębienie powierzchni i zapadnięcie się. Odkształcenie powierzchni nośnych prowadzi bezpośrednio do osłabienia lub całkowitej utraty efektywnego napięcia wstępnego śruby, zwiększa luz pasowania połączeń gwintowych i ostatecznie powoduje uszkodzenie luzów elementów złącznych.

1.4 Niestandardowe procesy montażowe

W przypadku konstrukcji montażowych z regularnie rozmieszczonymi wieloma śrubami brak znormalizowanych specyfikacji procesu dokręcania doprowadzi do niezrównoważonych naprężeń i niespójnego dokręcenia każdej śruby z powodu nieuporządkowanej sekwencji dokręcania, gdy operatorzy pracują wyłącznie na podstawie doświadczenia, co skutkuje poluzowaniem połączeń. Na przykład śruby mocujące o rozkładzie kwadratowym należy dokręcać po przekątnej i w wielu przejściach, aby zapewnić równomierne naprężenie wszystkich śrub. Niestandardowe procesy montażu spowodują nie tylko poluzowanie śrub, ale także doprowadzą do deformacji łączonych części i dokładności montażu poza tolerancją na skutek nierównomiernego rozkładu naprężeń.

1.5 Przetwarzanie wad jakościowych części

Dokładność obróbki otworów gwintowanych i otworów montażowych śrub ma bezpośredni wpływ na jakość montażu i efekt napięcia wstępnego połączeń gwintowych. Odchylenie apertury jest kluczowym czynnikiem powodującym poluzowanie: zbyt małe otwory prowadzą do trudności montażowych i niewłaściwego dopasowania gwintu; duże otwory zmniejszają powierzchnię styku pomiędzy nimiśruba/nakrętkapowierzchni nośnych i połączonych części, powodując lokalną koncentrację naprężeń i deformację wgłębień, co niszczy stan przed dokręceniem i ostatecznie skutkuje uszkodzeniem luzów elementów złącznych.

2 Typowe konstrukcje zapobiegające poluzowaniu połączeń gwintowych

Zgodnie z zasadami działania, konstrukcje zapobiegające poluzowaniu połączeń gwintowych dzielą się na trzy kategorie: zapobiegające poluzowaniu ciernemu, mechaniczne zapobiegające poluzowaniu i trwałe zapobiegające poluzowaniu. Zasady działania i scenariusze zastosowań każdego typu są następujące: