Vaikuttaako pintakäsittely kiristysominaisuuksiinpultit? Kyllä. Pultin vääntömomenttikertoimen hajautusvirheen vähentämiseksi ja korroosionkestävyyden parantamiseksi kiinnittimet käsitellään yleensä pintakäsittelyssä. Erilaiset pintakäsittelyt vaikuttavat kuitenkin merkittävästi kierrekiinnikkeiden kitkakertoimeen, mikä vaikuttaa viime kädessä pulttien kiristysominaisuuksiin. Seuraavassa analysoidaan pintakäsittelyn vaikutusta pulttien kiristysominaisuuksiin yhdistämällä asiaankuuluva tietämys kiinnittimistä.
I. Teoreettinen analyysi kitkakertoimen vaikutuksesta pultin vääntömomenttikertoimeen
1. Pulttiliitoksen kiristysmomentti
1.1 Kitka kolmiopulttien kierrepareissa
Liikkuvien parien kitka voidaan jakaa kosketuspinnan muodon mukaan tasokitkaan, kaltevaan tasokitkaan ja urakitkaan. Liikkuvien parien kitkavoiman laskemisen yksinkertaistamiseksi, riippumatta liikkuvan parin kahden kinemaattisen parielementin geometrisestä muodosta, kahden eri geometrisen muodon omaavien komponenttien kosketusta voidaan pitää liikkuvana parina, joka on kosketuksessa yhtä tasoa pitkin (kuten kuvassa 1), ja sen kitkavoiman laskentakaava voidaan ilmaista tasaisesti kaavana (1):
Uran kitka: Kolmikulmainen kierrepari voi suunnitella mutterin liikettä ruuvissa kuin kiilanmuotoisen liukusäätimen liikettä kaltevassa uran pinnassa, eli urakitkan ja vinon tasokitkan yhdistelmänä. Tällä hetkellä uran kulma on 90 astetta - (kuten kuvassa 2).
1.2 Pulttien kiristysmomentti
Pultin kiristysprosessin aikana tarvittava kokonaisvääntömomentti koostuu kahdesta osasta: kiristysmomentista kierreparin kitkan voittamiseksi sekä pultin pään tai mutterin ja tukipinnan välisestä kitkamomentista.
2. Pulttiliitoksen vääntömomenttikerroin
Pultin kokonaisvääntömomentti on jaettu kolmeen osaan, nimittäin pultin tukipinnan kitkankulutukseen, kierteen kitkan kulutukseen ja esijännityksen kulutukseen (kuten kuvassa 3).
Taulukosta 1 nähdään, että kiristysprosessin aikana pultin tukipinnan kitkan kulutuksen osuus on noin 50 %, kierrekitkan kulutus noin 40 % ja esijännitystyön kulutus noin 10 %. Samalla kiristysmomentilla, kun kitkakerroin muuttuu 0,05, esijännityksen vaihtelualue on jopa 43,1 %. Eli jos pulttien pintakäsittelyssä on pieniä eroja, olettaen, että kitkakerroin kasvaa 0,05, aksiaalinen esijännitys on vain 57 % alkuperäisestä, mikä tuo suuria mahdollisia turvallisuusriskejä pulttiliitosten luotettavuudelle. Siksi kierreparien kitkakertoimen tutkimukseen on kiinnitettävä täysi huomio.
II. Pintakäsittelyn vaikutuksen vääntömomenttikertoimeen analyysi
Monitoimisen pulttikiinnitysanalyysijärjestelmän avulla voidaan mitata kiristysvoimaa, kokonaisvääntömomenttia ja kierrepariin kohdistuvaa vääntömomenttia pultin kiristysprosessin aikana, mikä voi tarkasti ja reaaliajassa heijastaa kiristysvoiman ja vääntömomentin välistä suhdetta ja samalla mitata ruuvin kitkakerrointa.pultin kierreja pultin pään tukipinta. Tietojen analysointi osoittaa, että galvanoidun kerroksen paksuudella on vähän vaikutusta pultin pään kitkakertoimeen, mutta sillä on merkittävä vaikutus kierteen kitkakertoimeen, jolla on viime kädessä merkittävä vaikutus myös vääntömomenttikertoimeen.
III. Pintakäsittelyn vaikutus pulttien sallittuun lujuuteen
Kierteitettyihin kiinnikkeisiin kohdistuu yhdistetty vääntö-jännitys kiristyksen aikana. Kolmannen lujuusteorian mukaan kierrekiinnittimien sallittu ekvivalenttijännitys voidaan saada kaavalla (9):
Kun kierrekiinnikkeet kiristetään, kokonaisvääntömomentti jakautuu kolmeen osaan: kitkankulutus pultin tukipinnalla, kierteen kitkan kulutus ja esijännityksen kulutus. Näistä pultin tukipinnan kitkankulutus ja kierteen kitkankulutus saavat tangon osan kierteitetystä kiinnittimestä kestämään vääntöleikkausjännitystä, ja esijännityksen kulutus saa tangon osan kierteitettyyn kiinnittimeen synnyttämään todellista vetojännitystä. Vastaava vetojännitys, jonka pultti kestää, on kiinteä, eikä se saa ylittää pultin myötörajaa. Siksi vähentää vääntöleikkausjännitystä, joka aiheutuu sauvan osastakierre kiinnitinvoi lisätä todellisen esijännityksen synnyttämää vetojännitystä, eli vähentämällä pultin tukipinnan kitkan kulutusta ja kierteen kitkan kulutusta, vääntömomentti muunnetaan esijännitykseksi mahdollisimman paljon.
Kitkakerroinanalyysi osoittaa, että pulteilla, joilla on pieni kitkakerroin, voidaan saada suurempi aksiaalinen esijännitys pienellä vääntömomentilla, millä on suuri merkitys energiankulutuksen säästämisen ja pulttien käyttötehokkuuden parantamisen kannalta.
IV. Pulttien kiristysominaisuuksiin vaikuttavat tekijät
(1) Analyysi osoittaa, että kitkakertoimella on merkittävä vaikutus energian jakautumiseen pultin tukipinnan kitkankulutuksessa, kierteen kitkan kulutuksessa ja esijännitystyön kulutuksessa kiristysprosessin aikana. Pieni muutos kitkakertoimessa aiheuttaa suuren vaihtelun esijännitykseen.
(2) Kokeellisella analyysillä eri pintakäsittelyjen ja kierrekiinnittimien kitkakertoimen sekä vääntömomentin esijännityksen välillä saadaan galvanoidun kerroksen paksuuden ja erilaisten kromaattikäsittelyjen vaikutussäännöt kitkakertoimeen ja vääntömomenttikertoimeen: mitä suurempi pinnoitteen paksuus, sitä suurempi kitkakerroin; C2C-kromaatilla käsiteltyjen pulttien kitkakerroin on paljon suurempi kuin C2D-kromaatilla käsiteltyjen pulttien kitkakerroin.
(3) Verrattuna C2C-kromaatilla käsiteltyihin pultteihin C2D-kromaatilla käsiteltyjen pulttien käyttö voi vähentää vääntömomentin kitkakulutusta pultin tukipinnalla ja kierteellä ja saada suurempi aksiaalinen esijännitys, millä on suuri merkitys energiankulutuksen säästämisessä ja pulttien huoltotehokkuuden parantamisessa.
