Controlul cuplului șuruburilor

Acest document acoperă cerințele de proiectare și proces pentru cuplul șuruburilor, metodele comune de strângere a șuruburilor, instrumentele standard de strângere și procedurile de inspecție a cuplului.

Conexiunea cu șuruburi este metoda fundamentală de asamblare în fabricarea de mașini și este adoptată pe scară largă în producția industrială. Este, de asemenea, una dintre cele mai critice forme de îmbinare pentru motoare. Calitatea îmbinărilor cu șuruburi determină direct performanța puterii motorului, siguranța operațională și performanța de etanșare a tuturor pozițiilor conectate.

Controlul cuplului de strângere este cea mai fiabilă, precisă și eficientă abordare pentru a garanta conexiuni stabile cu șuruburi.

1. Cerințe de proiectare și proces pentru cuplul șuruburilor

1.1 Cerințe de cuplu de strângere pentru șuruburile standard generale 1.2 Cerințe de cuplu de strângere pentru dopurile cu filet standard pentru țevi 1.3 Cerințe de grad de toleranță pentru șuruburi standard generale

Literele mari din stânga corespund valorilor cuplului marcate în colțul din stânga sus al indicatoarelor de instalare, reprezentând cuplul nominal al șurubului. Literele mici din dreapta indică gradul de toleranță la cuplu al șurubului.

2. Metode comune de strângere a șuruburilor și controlul cuplului

Sunt disponibile mai multe tehnici de strângere. Opțiunile adoptate pe scară largă includ metoda cuplului (T), metoda unghiului cuplului (TA), metoda controlului punctului de curgere (Y1/Y2) și metoda alungirii șuruburilor.

3. Selectarea sculelor de strângere pentru asamblare

Pentru a obține o strângere fără erori, uneltele care îndeplinesc cerințele de cuplu de proiectare trebuie selectate în funcție de caracteristicile structurale ale produsului și procesele de asamblare. Instrumentele se împart în două categorii în funcție de modul de funcționare: portabil și staționar.

3.1 Șurubelnițe portabile

Șurubelnițele de mână includ mai multe tipuri cu limitare mecanică a cuplului. Pentru modelele de bază, cuplul de strângere este limitat de puterea motorului și forța de impact. Configurațiile high-end sunt echipate cu ambreiaje cu cuplu controlat, oferind o precizie de până la ±3% (pe baza abaterii standard).

3.2 Șurubelnițe staționare

Atât șurubelnițele pneumatice cu ambreiaje cu cuplu de înaltă precizie, cât și șurubelnițele servo electrice pot fi fixate pentru funcționare staționară. Senzorii de măsurare a cuplului și a unghiului pot fi montați pentru a colecta date de măsurare. Șurubelnițele pneumatice adoptă setarea mecanică a cuplului; sistemul lor de măsurare servește mai degrabă pentru monitorizare decât pentru controlul în buclă închisă. Șurubelnițele electrice servocontrolate folosesc semnale de măsurare pentru a regla direct procesul de strângere, ajustând mișcarea în funcție de valorile reale măsurate pentru a atinge ținta stabilită. Datele de măsurare sunt transmise înapoi în bucla de control pentru a sincroniza rezultatele asamblarii, permițând o precizie mai bună de ±1% (pe baza abaterii standard).

Precizia mare de strângere impune limite stricte ale vitezei de rotație. Viteza de rotație extrem de mică este programată în mod obișnuit pentru a asigura rezultate de fixare de înaltă precizie.

3.3 Instrumente electrice de fixare cu cuplu controlate vectorial

Un sistem complet de cheie dinamometrică electrică constă din: o cheie dinamometrică electrică, o cutie de comandă DL, cabluri de conectare, monitorul comutatorului de funcționare, dispozitiv de strângere auxiliar (cu senzor de poziționare a piesei de prelucrat și dispozitiv de ieșire a semnalului), inele de ridicare personalizate și prize speciale furnizate împreună cu setul de scule.

Precizia sculei: ±5%. Sistemul dispune de funcții de alarmă de strângere lipsă și de memento. Dispozitivul se deblochează numai când toateșuruburirespectă specificațiile de cuplu și toate pozițiile șuruburilor sunt complet fixate. Dacă operatorii deschid forțat dispozitivul pentru a îndepărta piesele de prelucrat în timpul funcționării, sistemul declanșează o alarmă și blochează cheia. Instrumentul acceptă controlul cuplului, monitorizarea unghiului total de rotație și monitorizarea ulterioară a unghiului de rotație pe parcursul strângerii într-o singură etapă. Viteza de rotație poate fi programată liber în funcție de nevoile reale.

Alte funcții încorporate includ numărarea loturilor cu legături de fixare pentru a preveni instalarea șuruburilor lipsă, detectarea greșită a filetului, detectarea suprasarcinii la impact, afișarea în timp real a cuplului, auto-diagnosticarea sculei, alerte de eroare și instrucțiuni de întreținere. Dacă cuplul de strângere nu respectă standardele, unealta se blochează automat pentru depanare manuală pentru a bloca fluxul produselor defecte către stațiile ulterioare. Este disponibil un feedback cuprinzător al cuplului: caseta de control afișează cuplul real de strângere, în timp ce cheia are lumini indicatoare (verde pentru calificat, galben/roșu pentru necalificat). Monitorul de stare oferă, de asemenea, indicații vizuale de lumină.

3.4 Axuri de strângere staționare bazate pe senzori

Servoi electrici staționari CNC de strângere cu senzori încorporați suportă procese de strângere a șuruburilor complet programabile. În intervalul de performanță al axului, cuplul, viteza de rotație, timpul de așteptare și direcția de rotație pot fi setate și ajustate liber pentru a se potrivi cu diverse procese de strângere pentru o instalare precisă a elementelor de fixare.

Funcțiile de monitorizare de înaltă precizie și cuprinzătoare maximizează fiabilitatea asamblarii. Acționarea motorului fără perii reduce costurile operaționale și prelungește durata de viață, menținând în același timp puterea de ieșire stabilă și cuplul de vârf, făcând aceste axuri ideale pentru fixarea automată CNC. Senzorii de cuplu și unghi încorporați permit controlul precis în buclă închisă și înregistrarea completă în timp real a tuturor parametrilor critici de strângere. Sprijinite de tehnologia de control servo, aceste axe mențin precizia cuplului în deviația standard mai mică de ±1% pe parcursul milioanelor de cicluri de strângere.

4. Patru metode comune de inspecție statică a cuplului

Metoda cuplului (T)

Metoda cuplu plus unghi (TA)

Metoda punctului de curgere (Y1/Y2)

Metoda de alungire a șuruburilor

5. Scăderea cuplului (pierdere de preîncărcare)

Esența fixării filetate se bazează pe forța de strângere pentru a prinde componentele de împerechere împreună. Decăderea cuplului se referă la scăderea treptată a forței de strângere după strângere, clasificată în relaxare și auto-slăbire.

Relaxare

Forța de strângere scade în timp în raport cu valoarea inițială strânsă, fără mișcare de rotație a șuruburilor sau piulițelor.

Auto-slăbire

Forța de strângere redusă face ca șuruburile sau piulițele să se rotească în direcția de slăbire, ceea ce duce la o pierdere suplimentară a forței de strângere. În cazuri extreme, elementele de fixare se pot slăbi complet. Acest fenomen trebuie eliminat pentru conexiunile critice din punct de vedere al siguranței.

Înglobare

Tensiunea mare de contact induce deformarea plastică pe suprafețele de împerechere, ducând la diminuarea forței de strângere.

Conexiuni cu mai multe șuruburi: Scăderea cuplului deȘuruburi în U

Două cauze majore și soluțiile corespunzătoare sunt enumerate mai jos:

Atât arcurile lamelare, cât și scaunele arcului au suprafețe de contact curbate, creând spații mici după strângere. Soluție: Reproiectați zonele de contact dintre arcurile lamelare și scaunele arcurilor la suprafețe plane.

Deformarea arcului lamelar și frecarea duc la: (1) Reducerea energiei potențiale elastice interne; (2) Scăderea treptată a frecării între laminările cu arc. Soluție: Aplicați tratament de precomprimare pe arcurile cu foi.

6. Concluzie

Cerințele crescânde de calitate pentru îmbinările filetate necesită o selecție adecvată și utilizarea standardizată a sculelor de strângere. Controlul eficient al cuplului șuruburilor determină în mod direct fiabilitatea produsului, siguranța și performanța de etanșare pentru ansamblurile filetate etanșate. Conformitatea stabilă a tuturor indicatorilor de cuplu este esențială pentru o calitate constantă a produsului finit.