Chúng ta có cần thêm mô-men xoắn chống nới lỏng-vào mô-men xoắn tự siết của đai ốc khóa- không?

Đai ốc-tự khóa, còn được gọi là đai ốc khóa, chủ yếu bao gồm ba loại: đai ốc tự khóa-tất cả bằng kim loại, đai ốc tự khóa-có chèn kim loại phi kim loại và đai ốc tự khóa kẹp kim loại-. Tất cả các đai ốc-tự khóa bằng kim loại{7}}có thể được chia thành hai loại phụ: một là loại mặt cuối được tán đinh ba-điểm, tạo thành các đặc tính khóa bằng cách ảnh hưởng một chút đến bước ren; loại còn lại là loại biến dạng đùn phía đối diện, biến sợi cuối từ hình tròn sang hình elip để đạt được chức năng khóa. Tác động của hệ số ma sát đến tải trước cuối cùng đã được công nhận và đánh giá rộng rãi, nhưng nhiều người vẫn còn nghi ngờ về cách thiết kế mô-men xoắn siết chặt cho các đai ốc tự khóa. Hôm nay biên tập viên Jiangsu Jinrui sẽ thảo luận vấn đề này với các bạn.

1. Mô tả mô-men xoắn cho đai ốc-tự khóa trong VDI 2230

Tiêu chuẩn VDI 2230 nêu rõ mô-men xoắn siết chặt cho các đai ốc tự khóa: khi xác định hoặc tính toán mô-men xoắn siết chặt cho các bộ phận như vậy, ngoài mô-men xoắn siết chặt ren thông thường (MG) và mô-men xoắn siết chặt bề mặt vòng bi (MK), cũng cần phải xem xét ren chạy-trong mô-men xoắn (MU, dành riêng cho đai ốc tự khóa) và mô-men cản bề mặt ổ trục bổ sung (MKzu, chẳng hạn như trong kịch bản siết bu lông/đai ốc có răng).

Tuy nhiên, phần bổ sung tiêu chuẩn dành cho cụm dây buộc có tải trước-cao, ren chạy-theo mô-men xoắn (MU) có thể bị bỏ qua. Điều này có nghĩa là khi bu-lông được siết chặt ở trạng thái tải trước-cao, MU không cần phải đưa vào tổng mô-men xoắn. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không làm rõ thêm thế nào là "tải trước cao" hoặc cách xác định và đo lường nó.

2. Hệ số ma sát đo được của đai ốc khóa

Lấy đai ốc tự khóa chèn nylon làm đối tượng thử nghiệm, các vấn đề liên quan chỉ được giải thích thông qua thao tác siết chặt đai ốc. Các đường cong -góc mô-men xoắn và lực dọc trục-cho thấy đai ốc khóa có sự chuyển động rõ ràng-ở giai đoạn mô-men xoắn: khi bu-lông được vặn vào đai ốc cho đến khi nó chạm vào bộ phận khóa, thì một mô-men xoắn-chuyển động cụ thể (tức là mô-men xoắn chống{8}}nới lỏng) sẽ được tạo ra; sau khi ren bu lông đi qua hoàn toàn bộ phận khóa,-mô-men xoắn chạy vào giai đoạn ổn định và không tiếp tục tăng nữa; khi đai ốc được gắn hoàn toàn vào bộ phận được kết nối, mô-men xoắn tăng tỷ lệ thuận với góc quay.

Ở giai đoạn chạy-trong mô-men xoắn, lực dọc trục của bu-lông về cơ bản bằng 0 và đường cong gần như là một đường thẳng nằm ngang-có nghĩa là mô-men xoắn siết chặt hiển thị tại thời điểm này chưa được chuyển thành tải trước hiệu dụng. Từ các đường cong góc -hệ số ma sát ren và hệ số ma sát tổng-, có thể thấy rằng hệ số ma sát thay đổi theo góc siết chặt: sau khi đai ốc được gắn vào bộ phận được kết nối, hệ số ma sát ren và hệ số ma sát tổng giảm khi lực dọc trục (hoặc góc quay) tăng lên. Điều này cho thấy rằng khi mô-men xoắn siết chặt củađai ốc khóathấp thì không thể đặt hoặc tính toán theo mối quan hệ lực dọc trục-mô-men xoắn thông thường; thay vào đó, cần phải sử dụng hệ số ma sát thực tế hoặc xem xét việc chạy{1}}theo mô-men xoắn để phù hợp với điều kiện làm việc thực tế.

Hệ số ma sát bề mặt ổ trục của đai ốc khóa thay đổi một chút: sau khi đai ốc được gắn vào bộ phận được kết nối, hệ số ma sát bề mặt ổ trục của nó về cơ bản phù hợp với hệ số ma sát của các đai ốc không khóa thông thường và không có biến động đáng kể khi tăng tải trước (lực dọc trục của bu lông).

Nếu đai ốc khóa được phát triển theo hệ số ma sát đã đặt thì nó có thể được siết chặt theo mô-men xoắn siết chặt thông thường trong quá trình hoạt động bình thường và không cần phải xem xét thêm về mô-men xoắn đang chạy. Điều này là do việc kiểm tra hệ số ma sát của đai ốc khóa được thực hiện trong điều kiện tải trọng kiểm chứng 75% và hệ số ma sát thực tế có thể đáp ứng các yêu cầu phát triển khi được siết chặt theo mômen siết thông thường. Kết quả thử nghiệm cho thấy khi siết đai ốc khóa đến 1600 độ, hệ số ma sát ren về cơ bản ổn định-tại thời điểm này, nó đạt khoảng 50% tải trước cuối cùng và hệ số ma sát ren về cơ bản phù hợp với hệ số ma sát cuối cùng, duy trì trạng thái ổn định.

Dựa trên điều này, có thể làm rõ rằng nếu tải trước được thiết kế của đai ốc tự khóa-đạt 40% tải trọng cố định của bu lông trở lên thì về cơ bản không cần phải xem xét-mô-men xoắn đang chạy; "tải trước cao" được đề cập trong tiêu chuẩn VDI 2230 phải ít nhất bằng 40% tải thử. Nếu mô-men xoắn được thiết kế quá thấp thì cần phải tính đến mô-men xoắn chạy -của đai ốc tự khóa-.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng đối với các ốc vít có răng trên đầu bu lông hoặc bề mặt ổ trục đai ốc, tiêu chuẩn VDI 2230 không chỉ định các trường hợp trong đó mô-men xoắn bổ sung có thể bị bỏ qua-có nghĩa là các ốc vít có răng đó cần phải xem xét mô-men xoắn bổ sung dưới đầu/bề mặt ổ trục trong mọi trường hợp. Điều này là do khi siết chặt các ốc vít có răng, hệ số ma sát của chúng (hoặc hệ số ma sát tương đương) tăng dần; đặc biệt là dưới tải trước cao, hệ số ma sát tương đương tăng lên đáng kể, tương đương với bề mặt ổ trục đầu bu lông/đai ốc tạo ra hiệu ứng đùn và ghi điểm trên bề mặt của bộ phận được kết nối.

3. Cần xem xét các tình huống chuyển động-Ở mô-men xoắn của đai ốc khóa

Ví dụ, trong trường hợp kết nối giữa cần piston của bộ giảm chấn và đế lắp (giá đỡ): để giảm trọng lượng, đường kính ngoài của cần piston thường không được thiết kế quá lớn và kích thước bề mặt chịu lực hiệu quả thường chỉ khoảng 3 mm, hoặc thậm chí nhỏ hơn trong một số thiết kế. Do đó, để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ khác nhau, không thể đặt mô-men xoắn siết chặt của đai ốc lắp đặt quá cao-nếu không, mô-men xoắn quá mức có thể dễ dàng gây ra biến dạng dẻo hoặc biến dạng dẻo vĩnh viễn của đế lắp, dẫn đến suy giảm tải trước. Từ góc độ yêu cầu về lực, ở đây không cần lực kẹp quá mức để chịu được tải trọng bên ngoài, do đó mô-men xoắn siết chặt đai ốc ở đầu bộ giảm xóc thường thấp. Lấy đai ốc có thông số ren M14×1.5 làm ví dụ, mômen siết của nó thường chỉ khoảng 60Nm. Tuy nhiên, mômen xoắn-theo tiêu chuẩn tối đa của đai ốc khóa tự khóa M14×1,5-10 hoàn toàn bằng kim loại-là 31Nm. Nếu mô-men xoắn chạy thực tế{19}}gần với giá trị này thì khi siết chặt ở 60Nm, lực kẹp hiệu dụng có thể giảm. Do đó, việc xác định hệ số ma sát của đai ốc tự khóa là rất quan trọng trong các tình huống thiết kế mô-men xoắn thấp như vậy và phải nhấn mạnh đến tác động của mô-men xoắn chạy vào.