Mechaninė įranga ir plieninės konstrukcijos surenkamos iš įvairių komponentų, kurių dauguma fiksuotai sujungiami srieginėmis tvirtinimo detalėmis. Srieginių tvirtinimo detalių gedimas tiesiogiai sukelia įrangos gedimą. Sunkiais atvejais tai gali sukelti įrangos išjungimą, konstrukcijos griūtį ir net nelaimingus atsitikimus sužalojimus.

Atsižvelgiant į tai, kad tvirtinimo detalių gedimų dažnis ir rimtas pavojus, technikai turi sistemingai analizuoti provokuojančius veiksnius ir suformuluoti tikslines ištaisymo ir prevencijos priemones, kad iš esmės pašalintų tvirtinimo gedimus.

Tvirtinimo elementų gedimai daugiausia skirstomi į dvi kategorijas. Pirmoji kategorija – varžtų lūžių gedimas, dėl kurio akimirksniu atsiskiria sujungtos konstrukcijos ir dažniausiai įvyksta rimtų įrangos gedimų bei saugos avarijų. Antroji kategorija apima siūlų porų atsipalaidavimą ir sriegio nuslydimąvaržtai arba veržlės, dėl kurio susidaro nedidelis santykinis poslinkis tarp prijungtų dalių ir dėl to sugenda dalinis įrangos veikimas ir sumažėja veikimo tikslumas.

Tvirtinimo elementų gedimas yra laipsniškas procesas. Nedidelis atsukimas be savalaikio gydymo toliau blogės ir galiausiai visiškai atsiskirs varžtai ir veržlės, o tai sukels dideles saugos avarijas. Praktikoje dauguma darbuotojų klaidingai supranta, kad varžtus lūžta tik dėl medžiagų defektų ir veržlių atsipalaidavimo dėl prastos veržlių kokybės, tačiau neatsižvelgiama į pagrindines problemas, tokias kaip nepagrįstas konstrukcijos projektavimas ir nestandartiniai surinkimo procesai. Šiame darbe sistemingai analizuojamos įvairių varžtų lūžimo gedimų priežastys projektavimo ir surinkimo požiūriu.

1 Šlyties lūžis

Varžto šlyties lūžimas dažniausiai įvyksta srieginėse jungtyse esant grynai išankstinei apkrovai. Šlyties lūžimo paviršius yra dviejų sujungtų dalių jungties sąsajoje, todėl susidaro mažas lygus ir ryškus šlyties plotas. Konkrečios gedimo priežastys apibendrinamos taip.

1.1 Projektavimo priežastys

(1) Nepakankamas trinties koeficientas jungties sąsajoje arba netinkamai parinktos varžtų specifikacijos lemia netinkamą išankstinę apkrovą. Kai jungties paviršiaus trinties jėga yra mažesnė už skersinę darbinę apkrovą, išreikštą formule fF′＜F (kur f yra sąsajos trinties koeficientas, F′ yra varžto išankstinė apkrova ir F yra skersinė darbinė apkrova), tarp sujungtų komponentų atsiranda santykinis slydimas. Varžto kotas yra veikiamas išspaudimo ir šlyties jėgos nuo skylės sienelės. Kai šlyties įtempis viršija varžto medžiagos šlyties stiprumą, įvyksta šlyties lūžis. Judantys komponentai, veikiami smūginių apkrovų, yra labiau linkę į tokį gedimą. Konstrukcijoje apkrovą mažinančios dalys ir padėties nustatymo pečiai gali būti pritaikyti atlaikyti skersines apkrovas, todėl varžtai sujungiami tik tempiant be šlyties jėgos.

(2) Tvirtinimo detalės be anti-atsipalaidavimo konstrukcijų naudojamos vibruojančiomis darbo sąlygomis. Ilgalaikė-įrangos vibracija atpalaiduoja sriegių porą ir sumažina išankstinį varžtų įtempimą, dėl to nepakanka sąsajos trinties ir tolesnio komponento slydimo bei varžto šlyties lūžimo. Konstrukcijoms, veikiančioms vibracinėje aplinkoje, reikia naudoti specialias nuo -atsipalaidavimo tvirtinimo detales, pvz., „Spiralock“ veržles ir fiksavimo veržles pagal sukimo momentą, kad būtų išvengta atsipalaidavimo.

1.2 Surinkimo priežastys

Dėl nepakankamo mazgo priveržimo momento varžtai įtempti nestandartiškai ir sąsajos trintis yra netinkama. Išorinės apkrovos sukelia santykinį komponentų slydimą ir galiausiai sukelia varžto šlyties lūžį. Varžtų priveržimo momentas yra svarbus plieninių konstrukcijų inžinerijos ir variklio surinkimo proceso rodiklis ir reikalauja griežtos kontrolės. Tačiau kitose pramonės šakose jis dažnai nepaisomas, nes nėra standartizuoto sukimo momento valdymo. Praktinių gedimų atvejais dauguma sriegio atsipalaidavimo ir lūžimo gedimų atsiranda dėl netinkamo surinkimo sukimo momento.

Sriegių poros suspaudimo jėga sukuriama besisukančiomis veržlėmis arba varžtais ir yra teigiamai koreliuojama su surinkimo sukimo momentu. Siekiant užtikrinti, kad išankstinė apkrova atitiktų projektinius reikalavimus, surinkimo sukimo momentas turi būti aiškiai nurodytas proceso dokumentuose ir griežtai įgyvendintas eksploatacijos metu. Surinkimo sukimo momento apskaičiavimo formulė yra tokia:

M=KPD

Kur: M - Surinkimo sukimo momentas (Nm); K - Sukimo momento koeficientas; P - Suprojektuota išankstinė apkrova (kN); D - Nominalus varžto skersmuo (mm).

Įprastoje konstrukcijoje varžtų išankstinė apkrova nustatoma 60–80 % medžiagos takumo ribos, kai saugos koeficientas didesnis nei 1,2. Skirtingų specifikacijų ir stiprumo laipsnio varžtų takumo apkrovą galima nurodyti GB/T 3098.1.

Sukimo momento koeficientas nustatomas pagal sriegių porų trinties koeficientą ir kontaktinį paviršių tarp jųtvirtinimo detalėsir sujungtos dalys. Tam įtakos turi paviršiaus apdorojimas, stiprumo tikslumas, geometrinė tolerancija, sriegio tikslumas, atramos paviršiaus šiurkštumas ir konstrukcijos standumas. Paviršiaus apdorojimas yra dominuojantis veiksnys. Skirtingas paviršiaus apdorojimas lemia didelius sukimo momento koeficiento skirtumus, beveik dvigubai. Tos pačios specifikacijos ir stiprumo sriegių porų fosfatavimo sukimo momento koeficientas yra apie 0,13–0,15, o juodinimo apdorojimo sukimo momento koeficientas svyruoja nuo 0,26 iki 0,30.

Todėl tvirtinimo detalės, apdorotos fosfatavimu ir juodinimu, sukuria beveik dvigubą išankstinės apkrovos skirtumą esant tam pačiam surinkimo sukimo momentui. Sukimo momento koeficientas turi būti kalibruojamas atliekant eksperimentus. Tvirtinimo detalių gamintojai turi griežtai kontroliuoti paviršiaus apdorojimo procesus, kad užtikrintų nuoseklius kiekvienos partijos sukimo momento koeficientus. Naudotojai neturi savavališkai keisti paviršiaus apdorojimo reikalavimų, kad išvengtų nepakankamos išankstinės apkrovos, varžtų ištempimo ar lūžimo dėl sukimo momento koeficiento svyravimų.

2 Nuovargio lūžis

Nuovargio lūžis yra vienas iš dažniausiai pasitaikančių varžtų gedimo būdų. Dauguma nuovargio gedimų atsiranda dėl gamybos defektų, įskaitant nelygų perėjimą po varžtų galvutėmis, nepakankamą sriegio šaknies filė spindulį, paviršiaus įbrėžimus ir medžiagų intarpus. Tuo tarpu ne-standartinis surinkimas taip pat yra svarbi nuovargio lūžių ir galimų saugos nelaimingų atsitikimų paskata.

Atsižvelgiant į automobilių ratų varžtus, konstrukcinė konstrukcija leidžia ratų varžtams atlaikyti tik ašinę išankstinę apkrovą be tiesioginės radialinės apkrovos. Nepakankamas surinkimo sukimo momentas lemia netinkamą išankstinę apkrovą ir nepakankamą trintį tarp rato stebulės ir pusės veleno, todėl transporto priemonei eksploatuojant atsiranda santykinis slydimas.

Kai ratas sukasi dideliu -greičiu, varžtas periodiškai sukasi kartu su stebule. Varžto kotas yra veikiamas kintamos ekstruzijos jėgos iš abiejų skylės sienelės pusių, todėl susidaro didelio-dažnio ciklinės radialinės apkrovos. Ilgalaikis-ciklinis apkrovos veiksmas sukelia ir išplečia nuovargio įtrūkimus, o tai galiausiai sukelia varžto nuovargio lūžį.

Kai rato varžtas lūžta po transporto priemonės eksploatavimo, inspektoriai pirmiausia turi stebėti lūžių morfologiją, kad galėtų preliminariai įvertinti nuovargio gedimą, prieš atlikdami tolesnę{0}}išsamią analizę.

3 Perkrovos lūžis

Perkrovos lūžis yra tempiamasis lūžis, kai bendra ašinė apkrova viršija leistiną varžto medžiagos ribą. Kadangi efektyvusis srieginės sekcijos atraminis plotas yra mažesnis nei lygaus koto su didesne įtempių koncentracija, perkrovos lūžis dažniausiai įvyksta srieginėje dalyje, kurią galima preliminariai nustatyti pagal lūžio morfologiją.

8.8 laipsnio varžtai po perkrovos lūžio rodo akivaizdų išlenkimą; 10.9 klasės varžtai yra šiek tiek iškirpti; 12.9 laipsnio didelio stiprumo-varžtai iš esmės neturi kaklo funkcijų normaliomis perkrovos sąlygomis.

Taip pat gali atsirasti 8.8–12.9 klasės varžtų su nekvalifikuotomis medžiagomis, netinkamo terminio apdorojimo, nepilno grūdinimo arba nepakankamo šerdies kietumo. Todėl perkrovos lūžio vertinimo kriterijai yra nurodyti taip:

(1) Įtrūkimų su kakleliu atveju bandinys turi būti tiriamas pagal GB/T 3098.1. Perkrovos lūžis gali būti patvirtintas, jei šerdies kietumas yra kvalifikuotas.

(2) Metalografinė analizė reikalinga12,9 klasės didelio stiprumo{1}}varžtainustatyti perkrovos lūžį, nes sriegio paviršiaus defektai ir medžiagos defektai taip pat gali sukelti srieginės dalies įtrūkimą ir negali būti vertinami vien pagal išvaizdą.

Perkrovos lūžis dažniausiai įvyksta varžtų jungtyse, veikiant ašinėms apkrovoms, dėl trijų pagrindinių priežasčių:

a. Dėl pernelyg didelio surinkimo sukimo momento išankstinė apkrova viršija varžto medžiagos takumo ribą, todėl varžtas ištempiamas arba lūžta surinkimo metu.

b. Pernelyg didelė surinkimo išankstinė apkrova, artima varžto takumo ribai. Įrenginio veikimo metu varžtas turi ir likutinę išankstinę apkrovą, ir darbinę apkrovą. Dviejų apkrovų, viršijančių medžiagos stiprumo ribą, superpozicija sukelia perkrovos lūžį. Esant pastoviai darbo apkrovai, didesnė surinkimo išankstinė apkrova lemia didesnę likutinę išankstinę apkrovą ir didesnę perkrovos riziką.

c. Netinkamas varžtų parinkimas su nepakankamu vardiniu sriegio skersmeniu ir neatitinka guolių reikalavimų konstrukcijos projekte.

4 Varžto lūžis dėl surinkimo ekscentrinės apkrovos

Varžto lūžimas dėl ekscentrinės apkrovos yra tipiškas surinkimo proceso gedimas. Ant varžto atraminio paviršiaus galima pastebėti akivaizdžių pusmėnulio formos nusidėvėjimo žymių, o tikrasis guolio plotas sudaro tik 1/4–1/3 viso atramos ploto ir labai netolygus įtempių pasiskirstymas. Varžto kotelis, esantis šalia lūžio, lenkiasi priešingai nei įtempimo krypčiai, o tai rodo tipines ekscentrinio lenkimo ir lūžio charakteristikas.

Varžtų ekscentrinės apkrovos gedimą daugiausia lemia du veiksniai:

Pirma, prijungtų dalių kontaktinis atraminis paviršius yra pasviręs arba nelygus, dėl to atsiranda vietinis įtempisvaržto galvutėir suformuojanti ekscentrinę apkrovą, kuri yra pagrindinė šio gedimo priežastis.

Antra, pernelyg didelė tiesumo klaida arba varžto koto lenkimo deformacija sukelia būdingą ekscentrinę apkrovą surinkimo metu.

Dviejų tipų ekscentrinės apkrovos labai skiriasi įtempimo padėtimi ir koto lenkimo kryptimi, kurią galima atskirti pagal atramos paviršiaus įtempių pėdsakus ir varžto deformacijos kryptį.

5 Išvada

Tvirtinimo detalių gedimus, tokius kaip lūžimas, sriegio slydimas ir atsipalaidavimas, ne visada sukelia įgimti gaminio kokybės trūkumai. Sugedus tvirtinimui, turi būti taikomos standartinės trikčių šalinimo procedūros:

Pirma, visiškai išsaugokite sugedusius mėginius ir apsaugokite lūžių paviršius nuo rūdžių, susidūrimo ir antrinės žalos, kad užtikrintumėte tikslią gedimo analizę.

Antra, preliminariai nustatykite gedimo tipą ir paskatinimą pagal lūžio morfologiją, mėginio išvaizdą, paviršiaus įtempių pėdsakus ir faktines darbo sąlygas.

Trečia, atlikite profesionalius fizinius ir cheminius bandymus, įskaitant metalografinę analizę ir kietumo nustatymą. Jei medžiagų ir terminio apdorojimo rodikliai atitinka nacionalinius standartus, gedimas atsiranda dėl konstrukcijos projektavimo arba surinkimo proceso; kitu atveju tai patvirtinama kaip tvirtinimo detalės kokybės trūkumas.

Ketvirta, suformuluokite tikslines ištaisymo ir prevencijos priemones pagal patvirtintas gedimų priežastis, standartizuokite projektavimo specifikacijas ir optimizuokite surinkimo procesus, kad būtų išvengta panašių gedimų pasikartojimo.