Juhtimise põhinäitajanapoltkinnitusjõud, tegelikkus on see, et suurem osa pingutusmomendist kaob hõõrdumise tõttu ja ainult väike osa muudetakse tegelikult kinnitusjõuks. Niisiis, millised tegurid määravad lõpuks poldi pöördemomendi jaotuse ja hõõrdeteguri suuruse? Täna jagab Jiangsu Jinrui toimetaja mikrotopograafia analüüsil põhinevat empiirilist uuringut, mis paljastab võtmetegurid, mis mõjutavad poltide pöördemomendi jaotust ja hõõrdetegurit, mis on tugeva aluse{1}}kõrge töökindluse saavutamiseks.
1. Hõõrdetegur ja pöördemomendi jaotus
Poldi pingutamisel ei kasutata sisendmomenti täielikult poldi venitamiseks ja kinnitusjõu tekitamiseks. Tegelikult jaotatakse pöördemoment kolme tarbimistee vahel:
Keerme hõõrdumine: hõõrdumine tekib poldi ja mutri vahelises keerme kokkupuutealal, kulutades palju pöördemomenti;
Kandepinna hõõrdumine: Hõõrdumine esineb ka poldipea ja seibi või ühendatud komponendi pinna vahel ning selles osas kuluv pöördemoment moodustab suurema osa;
Keerme esinurga efekt (st efektiivne eelkoormuskomponent): ainult seda osa pöördemomendist kasutatakse tõeliselt poldi venitamiseks ja seega kinnitusjõu moodustamiseks.
Uuringud on näidanud, et ligikaudu 85–90% pöördemomendist kasutatakse hõõrdumise ületamiseks ja ainult umbes 10% muudetakse poldi tõmbejõuks.
See tähendab, et kui hõõrdetegur muutub, muutub vastavalt ka pöördemomendi muundamise efektiivsus, mille tulemusena võib sama pöördemomendiga tekitatud kinnitusjõu erinevus olla enam kui kahekordne. Seetõttu on pingutusjõu lukustamine ainult pöördemomendiga ebausaldusväärne.
2. Skeemi koostamine
Poltide pöördemomendi jaotust ja hõõrdetegurit määravate põhitegurite sügavaks uurimiseks koostas Prantsusmaal École Centrale de Lyoni triboloogialabor süstemaatilise katseskeemi. Selle skeemi põhieesmärk on kombineerida mehaaniline testimine pinna mikrotopograafia analüüsiga, et teha kindlaks põhjuslik seos hõõrdekäitumise ja mikrostruktuuri vahel.
Katse viidi läbi vastavalt ISO 16047 pöördemomendi{1}}kinnitusjõu testimise standardile. Kasutatud poldid olid spetsifikatsiooniga M10×60, valmistatud 30MnB4 terasest, mis olid külm-peaga, keermega-valtsitud ja seejärel elektrotsingitud. Kogu pöördemomendi konkreetsed väärtused registreeriti üksikasjalikult, samal ajal kui keerme pöördemoment ja laagripinna pöördemoment eraldati hõõrdeteguri täpseks arvutamiseks ja pöördemomendi jaotuse seaduse analüüsimiseks. Karedusega seotud parameetrite eraldamiseks kasutati kolmemõõtmelist topograafia skaneerimise tehnoloogiat ning parameetrite muutusi enne ja pärast pingutamist võrreldi, et uurida hõõrdekäitumise ja mikrotopograafia vahelist olemuslikku seost. See disain ei arvesta mitte ainult mehaanilisi jõudlusi, vaid süveneb ka mikrotasandisse, paljastades poltide pöördemomendi jaotuse ja hõõrdeteguri muutuste peamised põhjused.
3. Kontrollimise meetod
Ülaltoodud skeemi alusel ehitati ISO 16047 standardile vastav testseade, mis suudab täpselt mõõta pöördemomenti ja kinnitusjõudu. Testimisprotsess sisaldab järgmisi linke:
Poldi kinnitamine ja laadimine: paigaldage polt standardiseeritud katsestendile, rakendage määratud pöördemomenti ja -registreerige reaalajas kogupöördemomendi, keerme pöördemomendi, laagripinna pöördemomendi ja kinnitusjõu väärtused;
Hõõrdumise eraldumise mõõtmine: eraldage keerme hõõrdumine laagripinna hõõrdumisest seadme ja andurite eristruktuuri kaudu, et tagada hõõrdeteguri arvutamise täpsus;
Topograafilise skaneerimise paigutus: enne ja pärast iga pingutamist teostage poldipea kandepinna ja seibi pinna kolmemõõtmeline skaneerimine, et koguda teavet mikroni-tasemel.
Parameetrite eraldamine ja analüüs: eraldage karedusega{0}}seotud parameetrid ja kombineerige need hõõrdeandmetega, et analüüsida vastavat seost pinna topograafia muutuste ja hõõrdekäitumise vahel.
Alloleval joonisel on näidatud katsestendi struktuur ja mõõtepunktide konkreetsed asukohad.
4. Topograafia tulemuste analüüs
Katseandmed näitasid mitmeid põhinähtusi, mis aitavad sügavalt mõista pöördemomendi jaotust ja hõõrdetegurit määravaid põhitegureid:
4.1 Hõõrdeteguri dünaamilised muutused
Pingutamise käigus ei ole hõõrdetegur konstantne, vaid muutub pidevalt koos kontakti olekuga. Üldiselt on laagripinna hõõrdetegur umbes 44% kõrgem kui keerme hõõrdetegur, mis näitab, et suurem osa pöördemomendist kulub pigem laagri pinnale kui keerme pinnale.
4.2 Märkimisväärne pöördemomendi hajuvus
Isegi kui on seatud sama kinnitusjõu sihtmärk, võib nõutava pöördemomendi erinevus olla peaaegu kahekordne. Näiteks mõned poldid vajavad pöördemomenti 96,7 Nm, teised aga ainult 54,5 Nm. See pöördemomendi väärtuste hajutatavus on otseselt põhjustatud hõõrdeteguri ebastabiilsusest.
4.3 Pinna topograafia oluline areng
Kolme-mõõtmelise skaneerimise tulemused näitavad, et laagripinna kareduse parameetrid on oluliselt muutunud.
Sq (ruutkeskmine karedus) vähenes ligikaudu 5,3 μm-lt 1,04 μm-le ja pind muutus siledamaks;
Ssk (skewness) muutus negatiivseks, mis viitab pinnapealsete tippude ja orgude jaotumise muutumisele, kusjuures rohkem materjali koondus pinna madalatesse punktidesse (orgudesse) ja süvendi tunnused muutusid ilmsemaks;
Sku (kurtoosi) väärtus tõusis, mis tähendab, et pinna kandevõime suurenes.
Need muutused näitavad, et pingutamise käigus toimub pind plastiline deformatsioon, tegelik kontaktpind suureneb ja hõõrdekäitumine muutub vastavalt. Alloleval joonisel on kujutatud poldipea kandepinna kolmemõõtmeline topograafia enne ja pärast pingutamist: enne pingutamist on pinnal ilmselge krobeline tipu -oru struktuur; pärast pingutamist on karedad tipud nihked, pind kipub olema tasane ja suund on selgem. See näitab, et hõõrdumine mitte ainult ei kuluta energiat, vaid kujundab ümber ka pinnastruktuuri mikrotasandil.
Alloleval joonisel on mikroskoopilise vaatluse abil selgelt märgitud hõõrdejäljed ja plastilise deformatsiooni alad laagripinnal: mõnes piirkonnas on märkimisväärseid kriimustusi ja kriimustuste pikenemise suund on kooskõlas poldi pöörlemissuunaga, mis näitab, et hõõrdumine on põhjustanud materjali voolu ja pinnakahjustusi.
Alloleval joonisel on kujutatud laagripinna kokkupuute ebaühtlased omadused: tegelik kontaktpind on palju väiksem kui nimipind ja koormus on koondunud mõnele mikropiirkonnale, mis põhjustab kohalikke kõrgeid{0}}pingeid ja plastilisi deformatsioone. See ebaühtlane kontakt on peamine tegur, mis põhjustab hõõrdeteguri kõikumisi.
