Bolt momentini taqsimlash va ishqalanish koeffitsientini nima aniqlaydi?

Boltni siqish kuchini boshqarishning asosiy ko'rsatkichi sifatida, haqiqat shundaki, tortish momentining katta qismi ishqalanish natijasida yo'qoladi, faqat kichik bir qismi siqish kuchiga aylanadi. Xo'sh, qanday omillar oxir-oqibat murvat momentining taqsimlanishini va ishqalanish koeffitsientining kattaligini aniqlaydi? Bugun Jiangsu Jinrui muharriri murvat momentining taqsimlanishi va ishqalanish koeffitsientiga ta'sir etuvchi asosiy omillarni ochib beruvchi, yuqori ishonchlilik{1}}fiksatorga erishish uchun mustahkam asos bo'lgan mikrotopografiya tahliliga asoslangan empirik tadqiqot bilan o'rtoqlashadi.

1. Ishqalanish koeffitsienti va momentning taqsimlanishi

Boltni tortganda, kirish momenti murvatni cho'zish va siqish kuchini yaratish uchun to'liq ishlatilmaydi. Aslida, moment uchta iste'mol yo'liga taqsimlanadi:

Ipning ishqalanishi: ishqalanish murvat va gayka o'rtasidagi ipning aloqa joyida paydo bo'lib, katta miqdordagi momentni sarflaydi;

Rulman sirtining ishqalanishi: murvat boshi va yuvish mashinasi yoki ulangan komponentning yuzasi o'rtasida ishqalanish ham mavjud va bu qismda iste'mol qilinadigan moment kattaroq nisbatni tashkil qiladi;

Ip o'tkazgich burchagi effekti (ya'ni, samarali oldindan yuklash komponenti): murvatni cho'zish va shu bilan siqish kuchini hosil qilish uchun torkning faqat ushbu qismi haqiqatan ham ishlatiladi.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, momentning taxminan 85% dan 90% gacha ishqalanishni engish uchun ishlatiladi va faqat taxminan 10% murvatning kuchlanish kuchiga aylanadi.

Bu shuni anglatadiki, ishqalanish koeffitsienti o'zgargandan so'ng, momentni konvertatsiya qilish samaradorligi mos ravishda o'zgaradi, natijada bir xil moment ostida hosil bo'lgan siqish kuchida ikki barobardan ko'proq bo'lishi mumkin bo'lgan farq bo'ladi. Shuning uchun, siqish kuchini faqat moment bilan qulflash ishonchsizdir.

2. Sxemani loyihalash

Bolt momentining taqsimlanishi va ishqalanish koeffitsientini aniqlaydigan asosiy omillarni chuqur o'rganish uchun Frantsiyadagi École Centrale de Lion Tribologiya laboratoriyasi tizimli eksperimental sxemani ishlab chiqdi. Ushbu sxemaning asosiy maqsadi ishqalanish harakati va mikroyapı o'rtasidagi sababiy aloqani o'rnatish uchun mexanik sinovni sirt mikrotopografiyasi tahlili bilan birlashtirishdir.

Tajriba momentni -siqish kuchini sinash uchun ISO 16047 standartiga muvofiq o'tkazildi. Qo'llanilgan murvatlar M10×60 spetsifikatsiyasiga ega, 30MnB4 po'latdan yasalgan, sovuq-boshli, ip{8}}prokatlangan va keyin elektrogalvanizatsiyalangan. Ishqalanish koeffitsientini to'g'ri hisoblash va momentni taqsimlash qonunini tahlil qilish uchun umumiy momentning o'ziga xos qiymatlari batafsil qayd etilgan, ip momenti va rulman yuzasi momenti ajratilgan. Uch oʻlchovli topografiya skanerlash texnologiyasidan pürüzlülikka tegishli parametrlarni-chiqarish uchun foydalanildi va qattiqlashuvdan oldingi va keyingi parametr oʻzgarishlari ishqalanish harakati va mikrotopografiya oʻrtasidagi ichki korrelyatsiyani oʻrganish uchun solishtirildi. Ushbu dizayn nafaqat mexanik ishlashni hisobga oladi, balki murvat momentini taqsimlash va ishqalanish koeffitsientidagi o'zgarishlarning asosiy sabablarini ochib beruvchi mikro darajani ham o'rganadi.

3. Testni tekshirish usuli

Yuqoridagi sxema asosida ISO 16047 standartiga mos keladigan sinov moslamasi qurildi, u moment va siqish kuchini aniq o'lchay oladi. Sinov jarayoni quyidagi havolalarni o'z ichiga oladi:

Boltni mahkamlash va yuklash: murvatni standartlashtirilgan sinov dastgohiga o'rnating, belgilangan momentni qo'llang va haqiqiy-vaqtda umumiy moment, ip momenti, rulman yuzasi momenti va siqish kuchi qiymatlarini yozib oling;

Ishqalanishni ajratish o'lchovi: ishqalanish koeffitsientini hisoblashning aniqligini ta'minlash uchun qurilma va sensorlarning maxsus tuzilishi orqali rulman sirtining ishqalanishidan ipning ishqalanishini ajratib oling;

Topografiyani skanerlash tartibi: Har bir mahkamlash operatsiyasidan oldin va keyin, mikron-darajadagi xususiyat ma'lumotlarini olish uchun murvat boshining rulman yuzasi va yuvish yuzasida uch o'lchovli skanerdan o'tkazing-;

Parametrlarni ajratib olish va tahlil qilish: Pürüzlülük{0}}bog'liq parametrlarni ajratib oling va ularni ishqalanish ma'lumotlari bilan birlashtirib, sirt topografiyasi o'zgarishi va ishqalanish harakati o'rtasidagi mos munosabatni tahlil qiling.

Quyidagi rasmda sinov dastgohining tuzilishi va o'lchov nuqtalarining o'ziga xos pozitsiyalari ko'rsatilgan.

4. Topografiya natijalarini tahlil qilish

Sinov ma'lumotlari momentni taqsimlash va ishqalanish koeffitsientini belgilovchi asosiy omillarni chuqur tushunishga yordam beradigan bir nechta asosiy hodisalarni aniqladi:

4.1 Ishqalanish koeffitsientining dinamik o'zgarishlari

Siqish jarayonida ishqalanish koeffitsienti doimiy emas, balki kontakt holatiga qarab doimiy ravishda o'zgaradi. Odatda, rulman sirtining ishqalanish koeffitsienti ipning ishqalanish koeffitsientidan taxminan 44% yuqori, bu momentning ko'p qismi ip yuzasida emas, balki rulman yuzasida iste'mol qilinishini ko'rsatadi.

4.2 Momentning sezilarli darajada tarqalishi

Xuddi shu siqish kuchi maqsadi o'rnatilgan bo'lsa ham, kerakli momentdagi farq deyarli ikki baravar bo'lishi mumkin. Misol uchun, ba'zi murvatlar 96,7 Nm momentni talab qiladi, boshqalari esa faqat 54,5 Nm. Moment qiymatlarining bu tarqalishi to'g'ridan-to'g'ri ishqalanish koeffitsientining beqarorligidan kelib chiqadi.

4.3 Er usti topografiyasining muhim evolyutsiyasi

Uch o'lchovli skanerlash natijalari rulman yuzasining pürüzlülük parametrlari sezilarli o'zgarishlarga duch kelganligini ko'rsatadi:

Sq (ildiz o'rtacha kvadrat pürüzlülüğü) taxminan 5,3 mkm dan 1,04 mkm gacha kamaydi va sirt silliq bo'ldi;

Ssk (qiyshiqlik) manfiyga aylandi, bu sirt cho'qqilari va vodiylarning taqsimlanishining o'zgarishini ko'rsatadi, sirtning past nuqtalarida (vodiylarida) ko'proq material to'plangan va chuqurning xususiyatlari yanada aniqroq bo'ldi;

Sku (kurtosis) qiymati oshdi, ya'ni sirtni ko'tarish qobiliyati yaxshilandi.

Bu o'zgarishlar siqilish jarayonida sirt plastik deformatsiyaga uchraganligini, haqiqiy aloqa maydonining ortib borishini va ishqalanish harakati shunga mos ravishda o'zgarishini ko'rsatadi. Quyidagi rasmda murvat boshining mahkamlashdan oldin va keyin uch o'lchovli topografiyasi ko'rsatilgan: mahkamlashdan oldin sirt aniq qo'pol tepalik-vodiy tuzilishini ko'rsatadi; qattiqlashtirgandan so'ng, qo'pol tepaliklar kesiladi, sirt tekis bo'lishga intiladi va yo'nalish aniqroq bo'ladi. Bu shuni ko'rsatadiki, ishqalanish nafaqat energiya iste'mol qiladi, balki mikro darajada sirt tuzilishini qayta shakllantiradi.

Quyidagi rasmda mikroskopik kuzatish orqali rulman yuzasida ishqalanish belgilari va plastik deformatsiya joylari aniq ko'rsatilgan: ba'zi joylarda sezilarli tirnalgan joylar mavjud va tirnalganlarning kengayishi yo'nalishi murvatning aylanish yo'nalishiga mos keladi, bu ishqalanish material oqimi va sirt shikastlanishiga olib kelganligini ko'rsatadi.

Quyidagi rasmda rulman yuzasi bilan aloqa qilishning notekis xususiyatlari ko'rsatilgan: haqiqiy aloqa maydoni nominal maydondan ancha kichik va yuk bir necha mikro sohalarda to'plangan, bu esa mahalliy yuqori{0}}stress holatlariga va plastik deformatsiyaga olib keladi. Ushbu notekis aloqa ishqalanish koeffitsientining o'zgarishiga olib keladigan asosiy omil hisoblanadi.