چرا پیچ ها شل می شوند و پیش بارگذاری چیست؟

5 دلیل شل شدن پیچ و مهره ها

سفت نشدن کافی

پیچ و مهره هایی که کمتر سفت شده اند یا به طور نادرست سفت شده اند ذاتاً کم سفت هستند و در صورت شل بودن، اتصال نیروی گیره کافی برای نگه داشتن قطعات در کنار هم ندارد. این می تواند منجر به لغزش جانبی بین دو قسمت شود و پیچ تحت فشار برشی غیر ضروری قرار می گیرد که در نهایت می تواند باعث شکستن پیچ شود.

ارتعاش

آزمایشات اتصالات پیچی تحت ارتعاش نشان داده است که بسیاری از حرکات "جانبی" کوچک باعث حرکت دو قسمت اتصال نسبت به یکدیگر و همچنین سر پیچ یا مهره و قطعات متصل می شود.

این حرکات مکرر اصطکاک بین پیچ و قطعات در حال اتصال را از بین می برد. در نهایت، لرزش باعث می‌شود که پیچ روی رزوه‌ها شل شود و اتصال چسبندگی خود را از دست بدهد.

جاسازی کنید

مهندسانی که کشش پیچ را طراحی و توسعه می‌دهند، یک دوره شکست، از دست دادن بار پیش‌بار را امکان‌پذیر می‌کنند، که در طی آن پیچ از نظر سفت شدن شل می‌شود.

این شل شدن به دلیل گیر افتادن بین سر پیچ و/یا مهره، رزوه ها و سطوح جفت شده قطعات متصل است و می تواند هم در مواد نرم مانند کامپوزیت ها و هم در فلزات صیقلی سخت رخ دهد.

اگر اتصال به درستی طراحی نشده باشد، یا اگر پیچ در ابتدا در کشش مشخص شده نباشد، جاسازی اتصال ممکن است باعث از دست رفتن نیروی گیره شود و حداقل نیروی گیره مورد نیاز به دست نیاید.

بین سطوح اتصال ناهمواری های میکروسکوپی وجود دارد و برجستگی ها پس از سفت شدن تحت تأثیر نیروی پیش سفت پیچ خرد شده و دائماً تغییر شکل پلاستیکی پیدا می کنند، به طوری که طول گیره پیچ کاهش می یابد و در نهایت از پیش سفت شدن می شود. نیروی پیچ کاهش می یابد.

خزش واشر و انبساط حرارتی

بسیاری از اتصالات پیچ دار شامل یک واشر نازک و نرم بین سر پیچ و سطح اتصال هستند تا اتصال را در برابر نشت گاز یا مایع ببندند. خود واشر نیز به عنوان فنر عمل می کند و تحت فشار پیچ و سطوح جفت کننده دوباره برگشت می کند.

با گذشت زمان، به ویژه در دمای بالا یا مواد شیمیایی خورنده، یک واشر می تواند خزش کند، به این معنی که خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهد و در نتیجه نیروی گیره از دست می رود.

اگر پیچ و مهره ها و اتصالات از مواد مختلفی ساخته شده باشند، انبساط یا انقباض سریع مواد پیچ به دلیل تغییرات سریع محیطی یا اختلاف دمای بیش از حد به دلیل فرآیندهای چرخه صنعتی ممکن است باعث شل شدن پیچ ها شود.

شوکه شدن

شوک - بارهای شوک بزرگتر از نیروی اصطکاک زمانی که پیچ از قبل بارگذاری می شود، بیشتر می شود، که منجر به لغزش می شود.

بارهای دینامیکی یا متناوب از ماشین‌آلات، ژنراتورها، توربین‌های بادی و غیره می‌توانند باعث شوک‌های مکانیکی شوند - نیروهای ضربه‌ای که به یک پیچ یا اتصال وارد می‌شوند - و باعث می‌شوند که پیچ‌ها نسبت به یکدیگر سر بخورند.

مانند لرزش، این لغزش در نهایت می تواند باعث شل شدن پیچ شود. هنگام طراحی اتصالات مشترک، حتی شوک اغلب چنین بار زیادی در نظر گرفته نمی شود.

پیش بارگذاری چیست؟

اصطلاحی که در مهندسی معانی زیادی دارد. یکی از آنها کشش (بار) است که توسط بست هنگام سفت شدن اولیه ایجاد می شود. هنگامی که پیچ کشیده می شود، اجزای بین پیچ و مهره فشرده می شوند و به اصطلاح بار گیره را افزایش می دهند تا فرآیند سفت شدن کامل شود.

خطرات شل شدن پیچ و مهره ها

نشتی فلنج

روتور فن از ناسل جدا می شود

پیچ‌های اتصال لرزش موتور کشتی می‌افتند

پیچ‌های اتصال ارتعاشی موتور کشتی از بین رفت و همراه با کشتی غلتید و باعث آسیب بیشتر به تجهیزات شد.

در یک اتصال پیچی، سفت کردن مهره در واقع پیچ را طولانی می کند، مانند کشیدن فنر. این نیروی کششی یا کشش، یک نیروی گیره متضاد ایجاد می کند و دو قسمت قطعه متصل را محکم در کنار هم نگه می دارد.

اگر پیچ شل باشد، نیروی گیره ضعیف می شود.

پیچ و مهره های شل چیزی بیش از یک سردرد ساده هستند. اگر مفاصل به سرعت دوباره سفت نشوند، ممکن است مایع یا گاز شروع به نشت کند، پیچ ها ممکن است شکسته شوند، تجهیزات ممکن است آسیب ببینند، یا ممکن است یک حادثه فاجعه بار رخ دهد.

وسیله نقلیه پرتاب با سوخت کامل

ریل های پیچ و مهره ای

"بهترین ضد شل شدن این است که اطمینان حاصل شود که نیروی پیش سفت کننده برای جلوگیری از مشکلاتی مانند لغزش و باز شدن مفصل کافی است."

از تحلیل فوق می توان دریافت که سه دلیل برای شل شدن به دلیل ناکافی بودن یا کاهش نیروی پیش سفت شدن وجود دارد. بنابراین کنترل خاصی بر نیروی پیش سفت شدن پیچ ها برای کنترل خطر شل شدن لازم است.

تا زمانی که نیروی پیش سفت برای برآورده کردن الزامات کافی باشد، تا زمانی که طول گیره خیلی کوتاه نباشد (مانند lk بزرگتر یا مساوی 3d)، حتی اگر بار ارتعاشی خاصی وجود داشته باشد، پیچ به طور کلی خودش را شل نمی کند

ترکیبی از طراحی خوب اتصالات پیچ‌دار، توسعه نیروی گیره مناسب و قفل‌های پیچ مناسب می‌تواند اتصالات پیچ‌شده را به طور قابل اعتمادی برای مقابله با بسیاری از چالش‌های شل شدن ارائه شده در اینجا ایمن کند.

یک اتصال پیچی خوب با اندازه و نوع پیچ و مهره مناسب طراحی می شود و کشش بهینه را برای دستیابی به نیروی گیره لازم برای حفظ یکپارچگی اتصال مشخص می کند.

نیروی بستن مناسب در یک کاربرد مستلزم آن است که سطح تنش (پیش بار) صحیح در هر پیچ در آن سطح در طول عمر مفید آن حفظ شود.

بنابراین، حفظ کشش مناسب روی پیچ ها بسیار مهم است. از امواج اولتراسونیک می توان برای اندازه گیری نیروی محوری پیچ ها در طول طراحی استفاده کرد تا اطمینان حاصل شود که نیروی پیش سفت پیچ ها مطابق با الزامات طراحی است.