Luźna śruba może zatrzymać cały zakład produkcyjny i kosztować firmę tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy juanów. Ponadto luźne śruby mogą również powodować zagrożenie bezpieczeństwa w fabryce. Jakie są zatem główne przyczyny poluzowanych śrub? Ogólnie rzecz biorąc, istnieją przyczyny takie jak poluzowanie samoistne, poluzowanie automatyczne i rozluźnienie zmęczeniowe.
Materiał wideo, do obejrzenia zaleca się WiFi
5 powodów, dla których śruby są luźne
01
zdjęcie
Niedokręcone
Niedostatecznie lub nieprawidłowo dokręcone śruby z natury rzeczy mają niewystarczającą siłę wstępnego dokręcenia. Jeśli ponownie się poluzują, połączenie nie będzie miało wystarczającej siły zaciskania, aby utrzymać razem różne części. Może to spowodować boczne przesuwanie się pomiędzy dwiema częściami, a śruba będzie poddana niepotrzebnemu naprężeniu ścinającemu, co w ostateczności może spowodować pęknięcie śruby.
zdjęcie
02
zdjęcie
wibracja
zdjęcie
Badania połączeń śrubowych poddawanych wibracjom wykazały, że wiele niewielkich ruchów „bocznych” powoduje ruch obu części połączenia względem siebie, a także względem łba śruby lub nakrętki oraz łączonej części.
Te powtarzające się ruchy przeciwdziałają tarciu pomiędzy śrubą a łączonymi częściami. Ostatecznie wibracje spowodują, że śruba „obróci się luźno” na gwincie, a złącze straci swoją siłę zaciskającą.
03
zdjęcie
Osadzać
Inżynierowie projektujący i opracowujący naprężenia śrub uwzględniają okres docierania, pewną utratę napięcia wstępnego, podczas którego śruby mogą poluzować się.
To poluzowanie jest spowodowane osadzeniem pomiędzy łbem śruby i/lub nakrętką, gwintami i współpracującymi powierzchniami łączonych części i może wystąpić w miękkich materiałach (takich jak kompozyty), jak również w twardych, polerowanych metalach.
Jeżeli złącze jest nieprawidłowo zaprojektowane lub śruby nie są początkowo napięte do wymaganego naprężenia, osadzenie złącza może skutkować utratą siły docisku, która nie osiągnie minimalnej wymaganej siły docisku.
Pomiędzy powierzchniami stawów występują mikroskopijne nierówności. Pod wpływem siły wstępnego dokręcenia śruby po dokręceniu, guzki ulegną zmiażdżeniu i trwałemu odkształceniu plastycznemu. W rezultacie długość mocowania śruby zostanie zmniejszona, co ostatecznie doprowadzi do zmniejszenia siły wstępnego dokręcania śruby.
zdjęcie
04
zdjęcie
Pełzanie uszczelki i rozszerzalność cieplna
Wiele połączeń śrubowych zawiera cienką, miękką uszczelkę pomiędzy łbem śruby a powierzchnią złącza, która uszczelnia połączenie i zapobiega wyciekom gazu lub cieczy. Sama podkładka działa również jak sprężyna, odbijając się pod naciskiem śruby i współpracującej powierzchni.
Z biegiem czasu, zwłaszcza w pobliżu wysokich temperatur lub żrących substancji chemicznych, uszczelka może „pełzać”, co oznacza, że traci elastyczność, co skutkuje utratą siły docisku.
Jeśli śruby i złącza są wykonane z różnych materiałów, nadmierne różnice temperatur spowodowane szybkimi zmianami środowiska lub procesami cykli przemysłowych spowodują szybkie rozszerzanie się lub kurczenie materiału śrub, co może spowodować poluzowanie śrub.
zdjęcie
zdjęcie
05
zdjęcie
uderzenie
Uderzenie – większe obciążenie udarowe przekracza siłę tarcia, gdy śruba jest wstępnie dokręcona, powodując poślizg.
Dynamiczne lub zmienne obciążenia pochodzące od maszyn, generatorów, turbin wiatrowych itp. mogą powodować wstrząsy mechaniczne — siłę uderzenia wywieraną na śrubę lub złącze, powodującą ślizganie się śrub względem siebie.
Podobnie jak wibracje, ten poślizg może ostatecznie spowodować poluzowanie się śrub, a nawet wstrząsy często nie są brane pod uwagę przy projektowaniu połączeń dla tak dużych obciążeń.
zdjęcie
Co to jest wstępne ładowanie?
zdjęcie
Termin mający wiele znaczeń w inżynierii. Jednym z nich jest napięcie (obciążenie) wytwarzane przez łącznik podczas jego początkowego dokręcania. W miarę rozciągania śruby elementy pomiędzy śrubą a nakrętką ściskają się, zwiększając tak zwane obciążenie zaciskające aż do końca procesu dokręcania.
Niebezpieczeństwa związane z poluzowanymi śrubami
01
zdjęcie
Wyciek kołnierza
zdjęcie
02
zdjęcie
Wirnik wentylatora oddzielił się od maszynowni i odpadł
zdjęcie
03
zdjęcie
Odpadła śruba połączenia wibracyjnego silnika statku
Wibracyjne śruby łączące silnik statku odpadły i spowodowały dalsze uszkodzenia sprzętu podczas przetaczania się statku.
W przypadku połączenia śrubowego dokręcenie nakrętki powoduje wydłużenie śruby, podobnie jak ciągnięcie sprężyny. Ta siła ciągnąca, czyli napięcie, wytwarza przeciwną siłę zaciskającą, która ściśle trzyma razem dwie części połączonego elementu. Jeżeli śruba jest poluzowana, siła docisku będzie osłabiona.
Luźne śruby to coś więcej niż tylko ból głowy. Jeżeli złącza nie zostaną szybko dokręcone, może dojść do wycieku płynu lub gazu, pęknięcia śrub, uszkodzenia sprzętu lub może dojść do katastrofalnego wypadku.
Podsumować
„Najlepszym sposobem zapobiegania poluzowaniu jest zapewnienie wystarczającej siły wstępnego dokręcania, która nie spowoduje problemów, takich jak poślizg lub otwarcie złącza”.
Z powyższej analizy wynika, że istnieją trzy przyczyny poluzowania z powodu niewystarczającej lub zmniejszonej siły wstępnego dokręcania. Dlatego wymagana jest szczególna kontrola siły wstępnego dokręcania śrub, aby kontrolować ryzyko poluzowania.
Dopóki siła wstępnego dokręcania jest wystarczająca do spełnienia wymagań i dopóki długość mocowania nie jest zbyt mała (np. lk większa lub równa 3d), śruby zazwyczaj nie poluzują się automatycznie, nawet jeśli wystąpi określone obciążenie wibracyjne.
Połączenie dobrego projektu śrub, prawidłowego rozwoju siły zaciskania i odpowiednich urządzeń blokujących śruby może niezawodnie zabezpieczyć połączenia śrubowe przed wieloma przedstawionymi tutaj wyzwaniami związanymi z poluzowaniem.
Dobre połączenie śrubowe zostanie zaprojektowane z użyciem śrub i nakrętek o odpowiednim rozmiarze i typie oraz określone z optymalnym napięciem, aby osiągnąć siłę zaciskania wymaganą do utrzymania integralności połączenia.
Właściwa siła mocowania w zastosowaniu wymaga, aby napięcie (naprężenie wstępne) każdej śruby osiągnęło właściwy poziom i utrzymywało się na tym poziomie przez cały okres użytkowania.
Dlatego istotne jest utrzymanie odpowiedniego naciągu śrub. Fale ultradźwiękowe można wykorzystać do pomiaru siły osiowej śrub podczas projektowania, aby upewnić się, że siła wstępnego dokręcania śrub spełnia wymagania projektowe.
