Подбор крепежа

3 мифа о монтаже крепежа: классы прочности, шайбы гровер, крутящий момент

  1. Пружинные шайбы не обеспечивают стопорных свойств
  2. Хорошее показание остаточного крутящего момента не гарантирует целостность соединения
  3. Нестандартный крепеж не всегда приводит к ослаблению болтов.

Есть несколько статей о крепеже, причинах ослабления болтов и важности измерения нагрузки на зажим с момента проектирования до обеспечения качества и анализа отказов болтовых соединений. Какое стопорное устройство лучше всего использовать? Стопорные шайбы, зубчатые шайбы или преобладающий крутящий момент?

Ответ: ничего из вышеперечисленного. Лучшее фиксирующее устройство — это правильная нагрузка на зажим, и если только вы не превышаете предельное поверхностное давление материалов или вам не нужно защитить детали от отслаивания краски/покрытия при монтаже крепежа, вам даже не нужно использовать никаких шайб!

Изучив доступную информацию на рынке, в частности на сайтах некоторых переименованных компаний в области крепежа и технологий сборки, можно обнаружить несколько вводящих в заблуждение концепций и утверждений о крепеже и сборке, причем 3 из них повторяются снова и снова на нескольких сайтах, и именно эти 3 факта предлагаются вашему вниманию:

1.   Пружинные шайбы не обеспечивают стопорных свойств.

Это правда; и даже NASA опубликовало это в своем руководстве по проектированию крепежа от 1990 года… Сейчас мы находимся в 2017 году, и у нас все еще есть массы людей, указывающих этот вид механизмов, предотвращающих потерю нагрузки при зажиме, которые широко рекламируются в интернете как стопорные устройства.

Нам нужно понять, что пружинные шайбы могут только удерживать и передавать обратно в соединение очень небольшое усилие по сравнению с нагрузкой на зажим, достигаемой при растяжении крепежа. Крепеж уже работает как пружина, которая во много раз жестче, чем эти стопорные шайбы. Как только эти шайбы сплющиваются в процессе эксплуатации, они становятся не более чем «более жесткой» простой шайбой. Другими словами, если вы покупаете их ради функции фиксации, вы просто зря тратите деньги…

2.   «Хорошие» остаточные крутящие моменты не гарантируют целостность соединения

Это классика, ведь каждый день на сборочных линиях измеряются миллионы и миллионы остаточных крутящих моментов. Но насколько хорошими они могут быть, когда:

—     Ваша цель — гарантировать минимальную нагрузку на зажим, а не крутящий момент;

—     Вы проверяете крутящий момент с помощью инструмента, точность которого составляет 10% и более, в то время как изделие было закреплено инструментом, точность которого во многих случаях составляет менее 1%;

—      На остаточный крутящий момент влияют температура, операторы, динамическое трение и т.д.

Опять же, крутящий момент измеряется инструментом в соответствии с уравнением MA = Fm.D.K, где: MA — крутящий момент сборки, а Fm — нагрузка зажима, достигнутая во время сборки (динамические значения, не статические).

Эта формула может быть использована там, где существует зависимость между вращением крепежа, которое способствует его растяжению, и создаваемой нагрузкой на зажим. Следовательно, крутящий момент является побочным продуктом этого явления. Однако, когда вы подходите к уже собранному и расслабленному соединению, коэффициенты трения могут немного отличаться не только потому, что одно из них динамическое, а другое статическое, но и из-за тепла, выделяемого при высокоскоростной сборке, которого нет при испытании соединения динамометрическим ключом и на очень низких скоростях.

Кроме того, насколько сильно вы способствовали вращению во время испытания? В конце концов, большинство заявленных остаточных крутящих моментов и их отличие от крутящих моментов при сборке не должны напрямую соотноситься с вариациями нагрузок на зажимы, что в конечном итоге является единственным способом узнать, насколько сильно расслабилось ваше соединение. Другими словами, измерение остаточных крутящих моментов может ввести в заблуждение, и ошибки могут составлять порядка 30% и более по отношению к фактическим изменениям нагрузки на зажимы.

Единственное, что можно сказать при использовании традиционных методов измерения остаточных крутящих моментов, это: крутящий момент, который я имею сейчас, после испытания, составляет… (любое значение, которое вы нашли).

3. Худшее  качество крепежа не обязательно означает плохое качество болтовых соединений

Также очень часто, когда в болтовом соединении возникает определенная проблема (в основном связанная с ослаблением болтов), инженеры проводят всевозможные испытания и контроль качества крепежа и элементов соединения.

В большинстве случаев они обнаруживают, что крепеж и элементы соединения находятся в пределах спецификации, и тогда они переключают свое внимание на инструменты для сборки, чтобы также обнаружить, что они в порядке.

Однако в некоторых случаях инженеры обнаруживают, что болт, гайка или пластина не соответствуют спецификации и бум….. Они думают, что нашли причину проблемы. Должны ли они были остановить свое расследование на этом?

Если вы не уверены в том, что материал вызвал потери на зажимной нагрузке, диагноз может быть совершенно неверным. Как я уже говорил, вполне возможно, что болт 8,8 будет нормально работать на соединении, в котором был установлен болт 10,9, при условии, что болт 8,8 сохраняет минимальную нагрузку на зажим, необходимую для работы соединения. Использование классов свойств для сравнения — это просто пример более мягкого материала, мы могли бы также сказать, что крепеж был мягче, чем его спецификация.

Высокопрочные гайки (49)

Высокопрочные болты (404)

Шайба гровер (43)