เราจำเป็นต้องเพิ่มแรงบิดต้าน-การคลายให้กับแรงบิดขันแน่นของน็อตล็อคตัวเอง-หรือไม่

น็อตล็อคตัวเอง-หรือที่เรียกว่าน็อตล็อค ส่วนใหญ่มีสามประเภท: น็อตล็อคตัวเองที่เป็นโลหะ-ทั้งหมด -น็อตล็อคในตัวที่ไม่ใช่โลหะ- น็อตล็อคตัวเอง- และน็อตล็อคตัวเองที่คลิปโลหะ- น็อตล็อค-โลหะในตัว-ทั้งหมดสามารถแบ่งเพิ่มเติมได้เป็นสองประเภทย่อย: ประเภทหนึ่งคือประเภทหน้าปลายหมุดย้ำสาม- ซึ่งสร้างลักษณะการล็อคโดยส่งผลต่อระยะพิตช์เกลียวเล็กน้อย อีกประเภทหนึ่งคือประเภทการเปลี่ยนรูปแบบการอัดขึ้นรูปด้านตรงข้าม ซึ่งเปลี่ยนเกลียวปลายจากรูปทรงวงกลมเป็นรูปทรงวงรีเพื่อให้ได้ฟังก์ชันการล็อค ผลกระทบของค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่อพรีโหลดสุดท้ายได้รับการยอมรับและให้ความสำคัญอย่างกว้างขวาง แต่หลายคนยังคงมีข้อสงสัยเกี่ยวกับวิธีออกแบบแรงบิดในการขันสำหรับ-น็อตล็อคตัวเอง วันนี้ บรรณาธิการจาก Jiangsu Jinrui จะหารือเกี่ยวกับปัญหานี้กับคุณ

1. คำอธิบายของแรงบิดสำหรับน็อตล็อคตัวเอง-ใน VDI 2230

มาตรฐาน VDI 2230 ระบุแรงบิดในการขันแน่นสำหรับ-น็อตล็อคตัวเองไว้อย่างชัดเจน: เมื่อพิจารณาหรือคำนวณแรงบิดในการขันสำหรับส่วนประกอบดังกล่าว นอกเหนือจากแรงบิดการขันเกลียวแบบเดิม (MG) และแรงบิดในการขันพื้นผิวแบริ่ง (MK) ยังจำเป็นต้องพิจารณาการทำงานของเกลียว-ในแรงบิด (MU พิเศษเฉพาะกับน็อตล็อคตัวเอง) และแรงบิดต้านทานพื้นผิวแบริ่งเพิ่มเติม (MKzu เช่น ในสถานการณ์การขันแน่นของฟัน สลักเกลียว/น็อต)

อย่างไรก็ตาม ส่วนเสริมมาตรฐานสำหรับชุดประกอบตัวยึดที่โหลดล่วงหน้า-สูง เกลียวที่ทำงาน-ในแรงบิด (MU) ก็สามารถละเลยได้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อขันโบลต์ให้อยู่ในสถานะพรีโหลดสูง- ไม่จำเป็นต้องรวม MU ไว้ในแรงบิดทั้งหมด อย่างไรก็ตาม มาตรฐานไม่ได้ชี้แจงเพิ่มเติมว่าอะไรคือ "ค่าพรีโหลดสูง" หรือจะกำหนดและวัดได้อย่างไร

2. วัดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของน็อตล็อค

การใช้น็อตล็อคตัวเองของเม็ดมีดไนล่อน-เป็นวัตถุทดสอบ ปัญหาที่เกี่ยวข้องจะอธิบายผ่านการขันน็อตเท่านั้น เส้นโค้งมุมแรงบิด-มุมและแรงตามแนวแกน-แสดงให้เห็นว่าน็อตล็อคมีการวิ่งที่ชัดเจน-ในช่วงแรงบิด: เมื่อขันโบลต์เข้ากับน็อตจนกระทั่งสัมผัสกับส่วนที่ล็อค จะมีการสร้างแรงบิด-เฉพาะเจาะจง (เช่น แรงบิดต้าน-การคลาย) เกิดขึ้น หลังจากที่เกลียวโบลต์ผ่านส่วนที่ล็อคจนหมด แรงบิด-ที่วิ่งอยู่จะเข้าสู่ระยะที่มั่นคงและไม่เพิ่มขึ้นต่อไปอีกต่อไป เมื่อขันน็อตเข้ากับส่วนประกอบที่เชื่อมต่อจนสุด แรงบิดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกับมุมการหมุน

ในการวิ่ง-ในระยะแรงบิด แรงตามแนวแกนของโบลต์โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นศูนย์ และเส้นโค้งจะเป็นเส้นตรงแนวนอนโดยประมาณ- ซึ่งหมายความว่าแรงบิดในการขันที่แสดงในขณะนี้ไม่ได้ถูกแปลงเป็นพรีโหลดที่มีประสิทธิภาพ จากเส้นโค้งมุมค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของเกลียว-และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานรวม- จะเห็นได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเปลี่ยนแปลงไปตามมุมการขัน: หลังจากยึดน็อตกับส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของเกลียวและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานทั้งหมดจะลดลงเมื่อแรงตามแนวแกน (หรือมุมการหมุน) เพิ่มขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเมื่อแรงบิดในการขันของน็อตล็อคต่ำ จะไม่สามารถตั้งค่าหรือคำนวณตามความสัมพันธ์ของแรงตามแนวแกนของแรงบิดทั่วไป- แต่จำเป็นต้องใช้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานตามจริงหรือพิจารณา-การทำงานของแรงบิดให้สอดคล้องกับสภาพการทำงานจริงแทน

ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีพื้นผิวแบริ่งของน็อตล็อคเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย: หลังจากที่น็อตถูกติดเข้ากับส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ โดยพื้นฐานแล้วค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีที่พื้นผิวแบริ่งจะสอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของน็อตล็อคทั่วไป- และไม่มีความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญกับการเพิ่มขึ้นของพรีโหลด (แรงตามแนวแกนของโบลต์)

หากน็อตล็อคได้รับการพัฒนาตามค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ตั้งไว้ ก็สามารถขันให้แน่นตามแรงบิดในการขันแบบปกติในระหว่างการทำงานปกติ และไม่จำเป็นต้องพิจารณาการทำงานของแรงบิด-เพิ่มเติม เนื่องจากการทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของน็อตล็อคจะดำเนินการภายใต้สภาวะโหลดที่พิสูจน์ได้ 75% และค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจริงสามารถตอบสนองข้อกำหนดการพัฒนาได้เมื่อทำการขันให้แน่นตามแรงบิดในการขันแบบปกติ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเมื่อน็อตล็อคถูกขันให้แน่นถึง 1600 องศา โดยพื้นฐานแล้วค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของเกลียวจะเสถียร-ในเวลานี้ ซึ่งจะถึงประมาณ 50% ของพรีโหลดสุดท้าย และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของเกลียวโดยพื้นฐานแล้วจะสอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสุดท้าย โดยจะรักษาสถานะให้คงที่

จากข้อมูลนี้ สามารถอธิบายได้ว่าหากพรีโหลดที่ออกแบบไว้ของน็อตล็อคในตัว-ถึง 40% ของน้ำหนักที่พิสูจน์ได้ของโบลต์หรือมากกว่านั้น โดยพื้นฐานแล้วไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงการทำงาน-ของแรงบิด "โหลดล่วงหน้าสูง" ที่กล่าวถึงในมาตรฐาน VDI 2230 ควรมีค่าอย่างน้อย 40% ของโหลดทดสอบ หากแรงบิดที่ออกแบบไว้ต่ำเกินไป จะต้องรวมแรงบิด-ของน็อตล็อกในตัวไว้ด้วย

นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าสำหรับตัวยึดที่มีฟันบนหัวโบลต์หรือพื้นผิวลูกปืนน็อต มาตรฐาน VDI 2230 ไม่ได้ระบุสถานการณ์ที่อาจละเลยแรงบิดเพิ่มเติมได้-ซึ่งหมายความว่าตัวยึดแบบฟันนั้นจำเป็นต้องพิจารณาแรงบิดเพิ่มเติมใต้ส่วนหัว/พื้นผิวลูกปืนในทุกกรณี เนื่องจากเมื่อขันตัวยึดแบบฟันให้แน่น ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี (หรือค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีที่เทียบเท่า) จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้พรีโหลดสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่เท่ากันจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเทียบเท่ากับพื้นผิวของหัวโบลต์/ลูกปืนน็อตที่ทำให้เกิดการอัดขึ้นรูปและการให้คะแนนบนพื้นผิวของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ

3. สถานการณ์ที่ต้องคำนึงถึงการทำงาน-ในแรงบิดของน็อตล็อค

ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์การเชื่อมต่อระหว่างก้านลูกสูบของโช้คอัพและฐานยึด (ตัวยึด): เพื่อลดน้ำหนัก เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของก้านลูกสูบมักจะไม่ได้ออกแบบให้ใหญ่เกินไป และขนาดพื้นผิวตลับลูกปืนที่มีประสิทธิภาพมักจะเพียงประมาณ 3 มม. หรือเล็กกว่าในบางการออกแบบ ดังนั้น เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการบริการต่างๆ แรงบิดขันแน่นของน็อตยึดไม่สามารถตั้งสูงเกินไปได้- ไม่เช่นนั้นแรงบิดที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการบดอัดหรือเปลี่ยนรูปพลาสติกถาวรของฐานยึดได้ง่าย นำไปสู่การลดทอนพรีโหลด จากมุมมองของความต้องการแรง ไม่จำเป็นต้องมีแรงจับยึดมากเกินไปในการทนต่อโหลดภายนอก ดังนั้นแรงบิดในการขันน็อตที่ด้านบนของโช้คอัพจึงมักจะต่ำ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้น็อตที่มีสเปคเกลียว M14×1.5 แรงบิดในการขันมักจะอยู่ที่ประมาณ 60Nm เท่านั้น อย่างไรก็ตาม แรงบิดมาตรฐานสูงสุด-ในแรงบิดของน็อตล็อก M14×1.5-10 ทั้งหมด-ในตัวเองที่เป็นโลหะ-คือ 31Nm หากแรงบิดทำงานจริง-ใกล้เคียงกับค่านี้ เมื่อขันให้แน่นที่ 60Nm แรงจับยึดที่มีประสิทธิผลอาจลดลง ดังนั้น การกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของน็อตล็อก-ในตัวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในสถานการณ์การออกแบบ-แรงบิดต่ำดังกล่าว และต้องเน้นย้ำถึงผลกระทบของแรงบิดรันอิน