ضد شل شدن انواع پیچ و مهره و اصل ضد شل شدن مهره های خود قفل شونده

شل شدن ازپیچ و مهره اتصالات یک مشکل رایج شکست در مهندسی مکانیک است که همیشه یک موضوع تحقیقاتی داغ در صنعت اتصال دهنده ها بوده است. بر اساس تجربه مونتاژ عملی و شرایط کاری واقعی، این سند ساختارهای اصلی ضد شل شدن پیچ و مهره را مرتب می کند، اصول کار، سناریوهای قابل اجرا و عیوب ذاتی هر روش ضد شل شدن را توضیح می دهد. در همین حال، مکانیسم اصلی عملکرد ضد شل شدن طولانی‌مدت مهره‌های خود قفل شونده را توضیح می‌دهد و مراجع قابل اعتمادی را برای انتخاب بست در محل و فرمول‌بندی فرآیند مونتاژ ارائه می‌دهد.

1. انواع و اصول رایج ضد شل شدنپیچ و مهره

1.1 ضد شل شدن مهره دوبل (ضد شل شدن مهره باسن)

همچنین به عنوان ضد شل شدن مهره باسن نیز شناخته می شود. پس از اینکه دو مهره به صورت معکوس در مقابل یکدیگر محکم شدند، نیروی فشرده سازی محوری پیوسته بین آنها ایجاد می شود و بر روی سطوح تماس رزوه مشبک عمل می کند. هرچه دو مهره محکم‌تر قفل شوند، فشار معمولی روی سطوح تماس رزوه و همچنین گشتاور اصطکاک بین جفت‌های رزوه بیشتر می‌شود. هر گونه شل شدن چرخشی مهره ها باید بر نیروی اصطکاک زیاد بین رزوه های مشبک غلبه کند. حتی اگر بار خارجی در حین کار تجهیزات نوسان داشته باشد، فشار جک بین دو مهره ثابت می ماند و اثر ضد شل شدن پایدار را درک می کند.

سناریوهای قابل اجرا: مناسب برای اتصالات پیچ با یا بدون نیاز پیش بار، فقط برای شرایط کاری با لرزش خفیف و بار پایدار قابل استفاده است.

معایب: فضای نصب محوری زیادی را اشغال می کند، ظرفیت ضد شل شدن محدودی دارد و در شرایط ارتعاش شدید به راحتی از کار می افتد.

1.2 مهره ضد شل شدن مقعر محدب قفل سخت

مهره ضد شل شدن Hard Lock از یک مهره محدب پایینی و یک مهره مقعر بالایی برای استفاده همسان تشکیل شده است. مهره محدب پایینی از ماشینکاری غیرعادی با فاصله مرکزی کمی استفاده می کند تا نقش یک بلوک گوه را بازی کند. مهره مقعر فوقانی به یک دایره متحدالمرکز استاندارد بدون انحراف مرکز پردازش می شود. سطوح اتصالی مهره های بالایی و پایینی همگی سطوح مقعر-محدب مخروطی هستند که ساختار مکانیکی خود قفلی شبیه به گوه زدن چکش پس از سفت شدن را تشکیل می دهند.

یک پیش بار محوری کوچک می تواند فشار قفل شعاعی عظیمی را روی سطوح مفصل مخروطی ایجاد کند. فشار به طور همزمان به رزوه های مشبک منتقل می شود و گشتاور اصطکاک را در هر دو سطح تماس رزوه و سطوح مخروطی مقعر محدب افزایش می دهد. تمایل چرخش رزوه را به صورت مکانیکی قفل می کند و عملکرد ضد شل شدن عالی را ارائه می دهد.

سناریوهای قابل اجرا: قابل استفاده برای اتصالات پیچ با یا بدون الزامات پیش بارگذاری، و می تواند برای خدمات طولانی مدت تحت شرایط کاری سخت با ارتعاش شدید فرکانس بالا و بارهای متناوب استفاده شود.

معایب: برای ساختار غیرعادی، فرآیند تولید دشوار و هزینه خرید بالا، به دقت ماشینکاری بسیار بالایی نیاز دارد.

1.3 مهره ضد شل شدن اسپیرالوک

ویژگی ساختاری اصلی مهره های اسپیرالوک شیب گوه ای شکل 30 درجه است که در ریشه رزوه های داخلی ماشین کاری شده است. وقتی پیچ‌ها و مهره‌ها سفت و مش‌بندی می‌شوند، نوک رزوه‌های پیچ به شدت به شیب گوه‌ای رزوه‌های داخلی فشار می‌آورد تا نیروی قفل سفت و سخت با استحکام بالا ایجاد شود.

برای رزوه های معمولی استاندارد، زاویه بین نیروی تماس معمولی روی سطوح رزوه و محور پیچ 30 درجه است. رزوه های اسپیرالوک زاویه پروفیل رزوه را تغییر می دهند و باعث می شوند زاویه درج شده به 60 درجه برسد. فشار معمولی جفت رزوه ها به مراتب بیشتر از فشار بست محوری است که مقاومت اصطکاک را تا حد زیادی بهبود می بخشد و شل شدن چرخشی نخ را کاملاً مهار می کند.

سناریوهای قابل اجرا: فقط برای سازه های اتصالی که نیاز به بارگذاری اولیه پایدار دارند قابل استفاده است و قطعات متصل نباید از مواد بسیار نرم ساخته شوند.

معایب: با کاهش پیش بار پیچ، اثر ضد شل شدن کاملاً از بین می رود. برای غلبه بر مقاومت در برابر اصطکاک بین دندانه های رزوه برای رسیدن به پیش بار پیچ مورد نیاز، گشتاور سفت شدن بیشتری لازم است.

1.4 اسپلیت فنر واشر ضد شل شدن

پس از سفت شدن مهره برای صاف کردن واشر اسپلیت اسپلیت، واشر نیروی برگشتی الاستیک پیوسته ایجاد می‌کند تا رزوه‌های داخلی و خارجی را کاملاً متصل نگه دارد. گشتاور اصطکاک ایجاد شده توسط نیروی تماس ثابت از چرخش مهره جلوگیری می کند. در همین حال، لبه های برش تیز در دهانه شکاف به ترتیب در سطح پایین مهره و سطح قطعات متصل قرار می گیرند و از چرخش نسبی مهره ها از طریق قفل فیزیکی بیشتر جلوگیری می کنند.

محدودیت های کاربردی: برای اتصالات با سطوح مفصلی فوق سخت مناسب نیست. لبه های برش نمی توانند در زیرلایه های سخت قرار بگیرند و عملکرد ضد شل شدن را به طور کامل از دست می دهند. همچنین برای اتصالاتی که نیاز به پیش بار زیاد دارند، کاربرد ندارد، زیرا تضعیف پیش بار پیچ ها را تسریع می کند.

1.5 واشر مخروطی فنری ضد شل شدن

این همان اصل ضد شل شدن واشرهای اسپلیت اسپلیت معمولی است، با تکیه بر نیروی برگشتی الاستیک پس از فشرده سازی برای فشرده کردن جفت رزوه ها و تحقق ضد شل شدن اصطکاک. در مقایسه با واشرهای اسپلیت اسپلیت معمولی، واشرهای فنری مخروطی دارای سفتی ساختاری بالاتری هستند و می توانند فشار محوری بیشتری را تحت فشار فشاری یکسان ایجاد کنند و پایداری و عملکرد ضد شل شدن بهتری را ارائه دهند.

محدودیت های کاربردی: هنوز برای قطعات اتصال با دقت بالا با الزامات پیش بارگذاری دقیق مناسب نیست.

1.6 واشر دو لایه خود قفل Nord-Lock

این نوع واشر به صورت جفت با دندانه های شیبدار با زاویه بزرگ در یک طرف و دندانه های شعاعی ضد لغزش در طرف دیگر استفاده می شود. در حین مونتاژ، دو واشر به صورت معکوس با سطوح شیبدار دندان رو به روی یکدیگر نصب می شوند. پس از سفت شدن، دندانه های شعاعی بیرونی به طور محکم روی سطح انتهایی مهره و سطح قسمت متصل شده گاز می گیرند تا سطوح تماس بیرونی را به طور کامل ثابت کنند، و تنها لغزش نسبی بین سطوح دندانی شیب دار داخلی دو واشر باقی می ماند.

هنگامی که پیچ‌ها تمایل به شل شدن و چرخش دارند، اثر جک گوه‌ای بین سطوح شیب‌دار داخلی دندان، نیروی بالابر محوری ایجاد می‌کند. فاصله بالابری ایجاد شده توسط واشرها بزرگتر از فاصله بالا بردن محوری ناشی از شل شدن نخ است که به طور معکوس تمایل شل شدن رزوه ها را قفل می کند و به اثر ضد شل شدن دائمی می رسد.

محدودیت های کاربردی: برای سطوح مفصلی فوق سخت یا فوق نرم قابل استفاده نیست. واشر جهت نصب خاصی دارد و در صورت نصب معکوس، عملکرد ضد شل شدن را از دست می دهد. همچنین برای اتصالات شل بدون پیش بارگذاری نامعتبر است.

2. اصل اصلی مهره های خود قفل شونده بدون شل شدن

عملکرد طولانی مدت ضد شل شدنمهره های خود قفل شوندهاز ساختار نخ غیر استاندارد بهینه سازی شده خاص سرچشمه می گیرد.

یک شیب گوه ای شکل 30 درجه در ریشه رشته های داخلی مهره های خود قفل شونده پردازش می شود. پس از مش بندی و سفت شدن، نوک های رزوه پیچ به شدت بر روی شیب های گوه ای شکل فشار می دهند تا نیروی قفل مکانیکی با استحکام بالا ایجاد شود. برای رزوه های معمولی V شکل استاندارد 60 درجه، زاویه موجود بین نیروی تماس معمولی و محور پیچ 30 درجه است، در حالی که زاویه موجود برای رزوه های خود قفل به 60 درجه تغییر می کند که منجر به تغییر اساسی حالت تنش می شود.

مقایسه نیروی مکانیکی: تحت همان کشش پیچ محوری P0، نیروی تماس نرمال رزوه‌های معمولی استاندارد تنها 1.15P0 است، در حالی که نیروی تماس رزوه‌های خود قفل شونده به 2P0 می‌رسد. نسبت نیرو این دو حدود 7:12 است که نیروی اصطکاک ضد شل شدن جفت رزوه ها را بسیار بهبود می بخشد.

علاوه بر این، رزوه های خود قفل کننده نقص تنش ناهموار ذاتی رزوه های معمولی را حل می کنند. برای رزوه های V شکل معمولی 60 درجه، رزوه های درگیر اول و دوم 70 تا 80 درصد کل بار را تحمل می کنند، در حالی که رزوه های باقی مانده تقریباً هیچ باری را تحمل نمی کنند. تحت ارتعاش طولانی مدت و بارهای متناوب، رزوه های جلویی مستعد خرابی اضافه بار هستند که منجر به تضعیف سریع نیروی قفل، شل شدن چرخش رزوه، حتی گیر کردن و جدا شدن نخ می شود.

رزوه های خود قفل شونده بار را به طور یکنواخت بر روی تمام پیچ های درگیر نخ از طریق شیب های گوه ای توزیع می کنند و تنش همزمان همه رزوه ها را متوجه می شوند. از خرابی اضافه بار رزوه موضعی جلوگیری می کند، شل شدن پیچ ناشی از ارتعاش را به طور اساسی حذف می کند و به اثر ضد شل شدن طولانی مدت بدون نیاز به تعمیر و نگهداری دست می یابد.