Tribotechnické listy

 

 

Experimentálne overenie účinnosti spojenia dynamicky namáhaných skrutkových spojov

V rôznych mechanických zariadeniach patrí skrutkový spoj medzi najčastejšie používané rozoberateľné spoje. Príčinou straty súdržnosti konštrukcie môže byť okrem poddimenzovania, nesprávnej montáže, a nedostatočnej ochrany pred koróziou aj nedostatočné zaistenie proti samovoľnému uvoľneniu spoja, ktoré nastáva pri premenlivom zaťažení konštrukcie. Správanie sa skrutkového spojenia pri vibračnom zaťažení je potrebné overovať pomocou rôznych typov testov.

 

Spojenie pomocou skrutky a matice je použité v rôznych odvetviach priemyslu, ako automobilový, železničný, atď. Je známe že skrutkové spoje sa najviac samovoľne uvoľňujú keď sú aplikované na spájané diely priečne opakované zaťaženia po tom, čo boli utiahnuté na požadovanú silu predpätia FM.

 

Obr. 1

 

V tejto štúdii bolo pozorované správanie sa skrutkového spojenia vystaveného vibráciám poisteného pomocou rôznych druhov skrutiek a matíc. V experimentoch bol pozorovaný pokles predpätia v skrutkovom spoji na vibračnom zariadení typu Junker (obr.1), ktorý bol skonštruovaný v rámci projektu APVV-20-016305 na Strojníckej fakulte Žilinskej univerzity.

Návrh nového typu poistenia skrutkového spojenia
V rámci riešenia projektu s agentúrou pre rozvoj vedy a výskumu bolo na pracovisku Žilinskej univerzity vyvinutých viacero nových typov poistenia skrutkových spojov, ktoré sú odolné vibračnému pôsobeniu. Jedným z týchto typov je aj skrutkový spoj so zvýšenou odolnosťou proti vibráciám. Pozostáva zo skrutky, ktorá je v závitovej časti vybavená pravým a ľavým závitom a matice s pravým závitom a matice s ľavým závitom a je patentovo chránený (obr.2 a obr.3).

 

Obr.2

Obr. 3

 

Merania
Pre overenie komerčne dostupných spôsobov poistenia dynamicky namáhaných skrutkových spojov a novo navrhnutého princípu poistenia skrutkového spoja sme využili testovací prístroj typu Junker. Ako merané vzorky sme využili skrutky s vnútorným šesťhranom M8x1,25 x 35 ISO 4762 -8.8 s maticou M8 DIN 934 pevnostnej triedy 8. Na skrutku s maticou sme aplikovali rôzne spôsoby poistenia, obyčajnú kruhovú podložku, pružnú podložku, ozubenú podložku, maticu s polyamidom a funkčný prototyp vzorky zhotovený podľa úžitkového vzoru UV 5096.
V meraniach sme zvolili montážnu silu predpätia 16,4 kN, čo zodpovedá 70 dohovorenej medze klzu Rp0,2. Najprv boli vzorky utiahnuté na 15% Rp0,2, čo zodpovedalo sile 3,5kN a potom uvoľnené na silu predpätia rovnú 0kN 5 krát aby sme eliminovali zosadanie materiálu medzi plochami závitu skrutky a matice a medzi opornou plochou matice a podložky. Potom boli vzorky spolu s aplikovaným spôsobom poistenia dotiahnuté na nami požadované predpätie. Frekvencia cyklov posuvných dosiek bola zvolená 20Hz. V skúške bol priečny posuv dosiek ± 0,5mm pri behu naprázdno a maximálny počet opakovaných cyklov bol zvolený 300, čo zodpovedalo približne času trvania skúšky 15 sekúnd. Skrutky a matice boli mazané pomocou oleja SAE 10W30 viskozitnej triedy ISO VG 46. Frekvencia vzorkovania bola 10 Hz. Dĺžka zovretia pohyblivých dosiek bola ≈18mm.

Výsledky experimentu
Graf č.1 nám zobrazuje výsledok Junkerovho vibračného testu. Predpätie v skrutke bolo nastavované na hodnotu ≈16400N, čo zodpovedalo 70%Rp0,2. Pri každom type poistenia dochádzalo k poklesu predpätia v skrutke so zvyšujúcim sa časom trvania skúšky (počtom cyklov). Počiatočný pokles predpätia je možné pripísať mikroplastickej deformácii a zosadaniu materiálu.
Pre jednoduchšie porozumenie a kvalitatívne zhodnotenie skúšok boli zostatkové predpätia v skrutke vyjadrené v tabuľke č.1 po čase trvania skúšky 15 sekúnd. V grafe je možné vidieť, ako ktorý druh poistenia odoláva vibráciám.

 

 


Tab. č.1 Zhodnotenie skúšky

 

 

 

 


Záver
Experimenty preukázali, že matica s obyčajnou kruhovou podložkou nie je vôbec odolná voči vibráciám. Pružná podložka, matica s polyamidom a ozubená podložka vôbec neodolávajú vibračnému pôsobeniu ale tento druh poistenia nám slúži iba ako ochrana pred úplným rozpadom spoja. Zostatkové predpätie je možno vidieť z grafu č.1 a tabuľky č.1. Funkčný prototyp vzorky zhotovený podľa úžitkového vzoru UV 5096 preukázal veľmi dobrú odolnosť voči vibráciám.

 

Ing. Silvester Poljak, PhD.

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
9 + 6 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd