Beveik visi įvairaus sudėtingumo inžineriniai gaminiai naudojami su sriegiutvirtinimo detalės. Palyginti su daugeliu kitų prijungimo būdų, pagrindinis srieginių tvirtinimo detalių privalumas yra tai, kad jas galima išardyti ir pakartotinai naudoti.
Dėl šios savybės dažniausiai pirmenybė teikiama srieginėms tvirtinimo detalėms, o ne kitiems sujungimo būdams, ir jos dažnai atlieka lemiamą vaidmenį išlaikant gaminių struktūrinį vientisumą.
Tačiau jie taip pat yra didelis mašinų ir kitų komponentų problemų šaltinis. Šių problemų priežastis slypi savaime{1}}atsipalaidavimo mechanizme. Šis savaime-atsipalaidavimo mechanizmas jau seniai buvo problema, o per pastaruosius 150 metų dizaineriai kūrė metodus, kaip užkirsti kelią tokiam įvykiui.
Daugelis įprastų srieginių tvirtinimo detalių užrakinimo būdų buvo išrasti daugiau nei prieš 100 metų, tačiau tik pastaraisiais metais buvo suprasti pagrindiniai mechanizmai, lemiantys savaiminį{1}}atsipalaidavimą. Yra daug mechanizmų, dėl kurių srieginės tvirtinimo detalės gali atsilaisvinti. Juos galima suskirstyti į sukamąjį ir ne-sukimą.
Rotacinis ir ne{0}}sukamasis atlaisvinimas
Daugeliu atvejų srieginės tvirtinimo detalės yra priveržiamos, o jungtis yra įtempta. Atlaisvinimas gali būti suprantamas kaip vėlesnis išankstinės apkrovos praradimas pasibaigus priveržimo procesui. Tai gali įvykti dviem būdais:
Sukamasis atlaisvinimas, paprastai vadinamas savaiminiu{0}}atsirišimu, reiškia tvirtinimo detalės sukimąsi veikiant išorinėms apkrovoms.
Ne{0}}sukimosi atsipalaidavimas reiškia išankstinės apkrovos praradimą be santykinio judėjimo tarp vidinio ir išorinio sriegių.
Tvirtinimo elementų atsipalaidavimas dėl ne{0}}sukimosi
Ne{0}}atsipalaidavimas gali atsirasti dėl paties tvirtinimo elemento arba prijungtų komponentų deformacijos po surinkimo. Tai yra dalinio plastinio šių sąsajų žlugimo rezultatas.
Padidintas grubaus paviršiaus kontakto vaizdas
Kai du paviršiai liečiasi vienas su kitu, kiekvienas paviršius turi guolio paviršiaus apkrovą. Kadangi tikrasis kontaktinis plotas yra daug mažesnis už paviršiaus plotą, net esant vidutinėms apkrovoms, nuolat patiriami labai dideli vietiniai įtempiai, kurie viršija medžiagos takumo ribą.
Dėl to paviršius gali iš dalies sugriūti po priveržimo operacijos; ši griūtis paprastai vadinama įterpimu.
Suspaudimo jėgos, prarastos dėl įtvirtinimo, dydis priklauso nuo varžto ir prijungtų komponentų standumo, jungtyje esančių kontaktinių paviršių skaičiaus, paviršiaus šiurkštumo ir taikomo guolio paviršiaus įtempio.
Esant vidutinio stiprumo paviršiaus įtempiams, įterpimas paprastai sukelia maždaug 1–5 % suspaudimo jėgos praradimą per pirmąsias kelias sekundes po jungties priveržimo. Kai jungtis vėliau veikia dinamines apkrovas, suspaudimo jėga gali dar labiau sumažėti dėl slėgio pokyčių, atsirandančių jungties kontaktiniame paviršiuje.
Jei paviršiaus guolių įtempis yra mažesnis už prijungtos sudedamosios dalies medžiagos takumo ribą gniuždant, įterpimo nuostolių dydį galima apskaičiuoti ir kompensuoti sujungimo konstrukcijoje.
Junkerio teorija apie tvirtinimo detalių atpalaidavimą{0}}
1969 m. Gerhardas Junkeris panaudojo inžinerinių bandymų rezultatus, kad pagrįstų savo teoriją, kodėl srieginės tvirtinimo detalės atsipalaiduoja automatiškai. Jo pagrindinė išvada buvo ta, kad santykiniam judėjimui tarp besijungiančių sriegių ir tarp tvirtinimo detalės atraminio paviršiaus bei suspaudimo medžiagos, iš anksto įkrauta tvirtinimo detalė atsilaisvins dėl sukimosi.
Taip pat nustatyta, kad skersinės dinaminės apkrovos sukelia didesnį atsipalaidavimą nei ašinės dinaminės apkrovos. Priežastis ta, kad radialinis judėjimas veikiant ašinėms apkrovoms yra žymiai mažesnis nei esant skersinėms apkrovoms.
Skersinis varžtų jungčių judėjimas
Junkeris parodė, kad iš anksto įkrauta tvirtinimo detalė savaime{0}}atsipalaiduos, kai santykinis judėjimas tarp susiliejančių sriegių ir tvirtinimo detalės atraminio paviršiaus. Taip atsitinka, kai jungtį veikianti skersinė jėga yra didesnė už trinties jėgą, kurią sukuria varžto išankstinė apkrova.
Esant mažiems skersiniams poslinkiams, gali atsirasti santykinis judėjimas tarp sriegio šonų ir guolių kontaktinių paviršių. Įveikus sriegio tarpą, varžtas bus veikiamas lenkimo jėgų, o jei skersinis slydimas išlieka, guolio paviršiuje po varžto galvute slysta.
Paleidus laikinai nebus trinties ties sriegiais ir po varžto galvute. Savaime -atsipalaiduojantis sukimo momentas, kurį sukuria išankstinė apkrova, veikianti sriegio spiralės kampą, sukelia atitinkamą sukimąsi tarp veržlės ir varžto. Kartojant skersinius judesius, šis mechanizmas gali visiškai atlaisvinti tvirtinimo detalę.
Siekdamas ištirti atsipalaidavimo priežastis, Junkeris sukūrė testavimo mašiną, kaip parodyta toliau esančiame paveikslėlyje, kuri kiekybiškai įvertina tvirtinimo detalių konstrukcijos veiksmingumą prieš{0}.
„Junker“ tvirtinimo detalių bandymo mašina
Rutuliniai guoliai naudojami siekiant pašalinti trinties poveikį tarp judančių ir fiksuotų plokščių. Kai iš judančios plokštės, kuri suspaudžia veržlę, atliekamas skersinis judėjimas, apkrovos daviklis nuolat stebi varžto apkrovą.
Palyginti su įprastais vibracijos bandymo standartais, bandymo metu galima išmatuoti išankstinės apkrovos praradimą ir sudaryti išankstinės apkrovos ir ciklo skaičiaus grafiką.
Junker mašinos principas yra tas, kad kumštelio sukuriamas skersinis poslinkis priverčia tvirtinimo detalę svyruoti, įveikiant tvirtinimo detalės trinties jėgą, kad atsipalaiduotų.
„Junker Testing Machine“ ekrano kopija
Junkerio vibracijos bandymo atsipalaidavimo kreivė
Atliekant „Junker“ testavimą, galima palyginti įvairių tvirtinimo elementų, apsaugančių nuo{0}}atsipalaidavimo, našumą. Per pastaruosius du dešimtmečius buvo atlikta daugybė esamų tvirtinimo elementų, apsaugančių nuo-atpalaidavimo, tyrimų, siekiant palyginti jų anti-atsipalaidavimo savybes.
Norint efektyviai palyginti, labai svarbu naudoti tą pačią vibracijos amplitudę, nes tai turi didelės įtakos rezultatams. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas tipiškas spyruoklinės poveržlės bandymo rezultatas.
Bandymas parodė, kad spiralinės spyruoklinės poveržlės padėjimas po varžto galvute iš tikrųjų pagreitino atsipalaidavimą. Kiti taip pat įrodė, kad tokių poveržlių naudojimas yra panašus į varžtų be jokių fiksavimo įtaisų naudojimą.
Daugelis didelių originalios įrangos gamintojų, žinodami apie šias išvadas, savo vidiniuose standartuose tokių poveržlių nenurodo.
Daugelis srieginėms tvirtinimo detalėms naudojamų fiksavimo įtaisų yra pagrįsti santykinio judėjimo tarp sriegių (pvz., nailono fiksavimo veržlių) arba santykinio judėjimo tarp guolio paviršiaus ir prijungtų komponentų (pvz., įvairių tipų „fiksuojamųjų“ poveržlių) prevencija.
Tačiau tiek Junkeris, tiek kiti vėlesni tyrinėtojai atkreipė dėmesį į tai, kaip svarbu užkirsti kelią skersiniam jungties judėjimui: tinkama varžto sujungimo konstrukcija užtikrina, kad varžto suspaudimo jėga būtų pakankama, kad būtų išvengta skersinio judėjimo per jungiamųjų plokščių trintį, taip išvengiant atsipalaidavimo.
Projektavimo etape tai galima pasiekti parenkant tinkamą tvirtinimo detalių dydį ir stiprumą, kad išankstinė apkrova galėtų sukurti pakankamai trinties, kad būtų atsispirta išorinių apkrovų sukeliamam sąnario judėjimui.
Sraigto Juno išvada
Pagrindinė srieginių tvirtinimo detalių atsipalaidavimo priežastis yra jungties judėjimas, ypač skersinis slydimasvaržtų sriegiaiir guolių paviršiai. Jei iš varžto galima gauti pakankamai išankstinės apkrovos, kad būtų išvengta jungties judėjimo, fiksavimo įtaiso nereikia, nes trintis laikys dalis kartu.
Pagrindinė srieginių tvirtinimo detalių konstrukcijos problema yra užtikrinti, kad išankstinė apkrova būtų pakankama, kad dalys tvirtai laikytųsi kartu, kai keičiasi trinties sąlygos.
Šis grafikas rodo trinties pokyčių poveikį varžtų išankstinei apkrovai.
Svarbiausia, kad būtų išvengta atsipalaidavimo, yra pakankamai išankstinio varžto įtempimo
Paprastai jungtys turėtų būti projektuojamos remiantis mažiausia išankstine apkrova, sukuriama esant didžiausiam trinties koeficientui; projektuojant naudojant vidutinę išankstinės apkrovos vertę, daugelis atlaisvinsvaržtai.
Tuo pačiu metu taip pat būtina atsižvelgti į išankstinės apkrovos praradimą, kurį sukelia įdėjimas. Norint apriboti įterpimo kiekį, būtina užtikrinti didžiausią įtempių diapazoną, kurį gali atlaikyti prispausta medžiaga.
Tais atvejais, kai negalima užkirsti kelio sąnario judėjimui, pavyzdžiui, esant šiluminiam plėtimuisi, turėtų būti nurodytas fiksavimo įtaisas, kurio galia įrodyta.
