Παράγοντες που επηρεάζουν τη μέγιστη ροπή ξεβιδώματος των παξιμαδιών ασφάλισης

Η μέγιστη ροπή ξεβιδώματος τουπαξιμάδια ασφάλισηςεπηρεάζεται από διάφορους παράγοντες. Στην έρευνα σχετικά με την απόδοση κόπωσης χαμηλού κύκλου των παξιμαδιών ασφάλισης, η διάμετρος του βήματος του σπειρώματος, η γωνία έλικας και η γωνία πλευράς σπειρώματος παραμένουν σταθερές. Μόνο η μέγιστη ελαστική δύναμη επαναφοράς του τμήματος νήματος και η ισοδύναμη γωνία τριβής θα αλλάξουν σε κάποιο βαθμό μετά από επαναλαμβανόμενη χρήση. Επομένως, ο κανόνας μεταβολής της μέγιστης ροπής ξεβιδώματος των παξιμαδιών ασφάλισης υπό κυκλικά φορτία μπορεί να αναλυθεί από αυτές τις δύο πτυχές.

1. Σκλήρυνση καταπόνησης υλικού

Τα υλικά παρουσιάζουν κυκλική σκλήρυνση ή κυκλική μαλάκυνση υπό κυκλική φόρτιση. Κάτω από κυκλική τάση σταθερού πλάτους, το πλάτος τάσης αυξάνεται ή μειώνεται με την αύξηση των χρόνων του κύκλου και τελικά φτάνει σε μια σταθερή κυκλική κατάσταση. Η δοκιμή κόπωσης χαμηλού κύκλου των παξιμαδιών ασφάλισης πραγματοποιείται υπό συνθήκες σταθερής καταπόνησης. Η σκλήρυνση ή η αποσκλήρυνση των τμημάτων του σπειρώματος επηρεάζει άμεσα τη μέγιστη ροπή ξεβιδώματος. Το κράμα χάλυβα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή παξιμαδιών ασφάλισης είναι ένα τυπικό υλικό σκλήρυνσης κυκλικής παραμόρφωσης. Η σκλήρυνση του υλικού αυξάνει την ελαστική δύναμη επαναφοράς των τμημάτων του σπειρώματος και αυξάνει περαιτέρω τη ροπή ξεβιδώματος.

2. Κόπωση χαμηλού κύκλου

Η κόπωση χαμηλού κύκλου αναφέρεται στην κατάσταση κόπωσης όπου η κυκλική τάση είναι κοντά ή υπερβαίνει το όριο απόδοσης του υλικού. Το υλικό παράγει μια ορισμένη ποσότητα πλαστικής παραμόρφωσης σε κάθε κύκλο παραμόρφωσης, με διάρκεια ζωής κόπωσης που κυμαίνεται από 10² έως δεκάδες χιλιάδες κύκλους, η οποία γενικά περιγράφεται από την καμπύλη κόπωσης ε-Ν.

Τα αποτελέσματα υπολογισμού πεπερασμένων στοιχείων δείχνουν ότι μετά τομπουλόνιβιδώνεται στο παξιμάδι ασφάλισης, η ρίζα του τμήματος του σπειρώματος φέρει υψηλή τάση και οι επιφανειακές επιφάνειες είναι σε κατάσταση διαρροής, ενώ η κεντρική περιοχή της ρίζας του σπειρώματος παρουσιάζει χαμηλά και πολύπλοκα χαρακτηριστικά καταπόνησης. Η περιοχή υψηλής καταπόνησης στη ρίζα του νήματος υφίσταται επαναλαμβανόμενη κυκλική φόρτιση, η οποία είναι επιρρεπής σε βλάβη από κόπωση χαμηλού κύκλου. Αυτό μειώνει την πίεση ρουλεμάν των τμημάτων σπειρώματος και οδηγεί σε μείωση της ροπής ξεβιδώματος.

3. Συντελεστής Τριβής

Η γωνία τριβής είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει τη ροπή ξεβιδώματος και η δύναμη τριβής είναι το θεμέλιο για την κανονική λειτουργία των παξιμαδιών ασφάλισης. Κατά τη λειτουργία, η επιφάνεια επαφής διατηρεί συνεχή πίεση και δύναμη τριβής υπό την ελαστική δύναμη επαναφοράς των τμημάτων του σπειρώματος. Μετά από επαναλαμβανόμενη χρήση, η κυκλική τριβή γυαλίζει συνεχώς τις μικροσκοπικές αιχμηρές άκρες και τις τραχιές προεξοχές στην επιφάνεια επαφής, κάνοντας την επιφάνεια πιο λεία. Η μείωση του συντελεστή τριβής μειώνει την αντίσταση τριβής, μειώνοντας έτσι τη μέγιστη ροπή ξεβιδώματος του παξιμαδιού.

4. Συντελεστές Κατασκευής και Συναρμολόγησης

Περιορισμένες από τη διαδικασία κατασκευής και την ακρίβεια, οι άκρες του σπειρώματος μπορεί να έχουν αιχμηρές γωνίες, γρέζια και αταίριαστη εφαρμογή διαστάσεων μεταξύ των εξαρτημάτων. Η αρχική ροπή βιδώματος και ξεβιδώματος θα κυμανθεί ασυνήθιστα. Η σταθερή και ακριβής επαναχρησιμοποιήσιμη απόδοση των παξιμαδιών ασφάλισης μπορεί να επιτευχθεί μόνο μετά από έναν ορισμένο αριθμό κύκλων λειτουργίας.

5. Τιμή παραμόρφωσης κλεισίματος

Μετά τις υλικές και γεωμετρικές παραμέτρους τουπαξιμάδιπροσδιορίζονται, η τιμή παραμόρφωσης κλεισίματος ασκεί σημαντική επίδραση στην επαναχρησιμοποίηση των παξιμαδιών ασφάλισης. Μια μεγαλύτερη τιμή κλεισίματος αυξάνει την παραμόρφωση ανοίγματος και την καταπόνηση των τμημάτων του σπειρώματος, εντείνει τη σκλήρυνση της κυκλικής παραμόρφωσης, βελτιώνει την ελαστική πίεση των τμημάτων σπειρώματος και τείνει να αυξήσει τη ροπή ξεβιδώματος.

Από την άλλη πλευρά, η υπερβολική παραμόρφωση κλεισίματος μειώνει το πλάτος και την αποτελεσματική περιοχή επαφής των τμημάτων σπειρώματος, μειώνει τη δύναμη τριβής, αυξάνει την καταπόνηση του σπειρώματος, επιδεινώνει την απόδοση κόπωσης χαμηλού κύκλου και τείνει να μειώσει τη μέγιστη ροπή ξεβιδώματος. Επηρεασμένη από την υπέρθεση πολλαπλών αντιφατικών παραγόντων, η διακύμανση της μέγιστης ροπής ξεβιδώματος με επαναλαμβανόμενους κύκλους σέρβις δεν μπορεί να προβλεφθεί απλώς με θεωρητική ανάλυση και μπορεί να επαληθευτεί μόνο μέσω πειραματικής παρατήρησης.