Egy gyártósor leáll, mert egy kritikus perem nem tömít. Egy kiszállás elhúzódik, miközben egy csavar ellaposodik és eltörik. Egy precíziós szerelvény átmegy a nyomaték ellenőrzésen, mégis működés közben meglazul, ami garanciális fejfájást okoz. Ezek a problémák általában egyetlen dologra vezethetők vissza: az alkalmazott nyomaték és a feltételezett szorítóerő közötti különbségre. Ebben a résben rejlik a k-tényező – az a kis változó, amely eldönti, hogy a kötés hibátlanul működik-e, vagy a legrosszabbkor megy-e tönkre.
Ha valaha is meghúzott már a specifikációnak megfelelően, és még mindig nem érte el a célzott előfeszítést, akkor már elérte a k-tényezőt. Ez összekapcsolja a nyomatékot a szorítóerővel, és nagymértékben befolyásolja a menetek és a fej alatti súrlódás. Irányítsa, és a nyomaték kiszámítható, megismételhető szorítóerővé alakul. Ha figyelmen kívül hagyja, a „szoros” találgatássá válik. Az alábbi oldalak rendszerezik a lényeget – miért fontos, mi mozgatja, hogyan kell tesztelni, és hogyan néznek ki a valós számok –, így a bizonytalanságot következetességgé alakíthatja, beleértve a bevált kenőanyagokkal, például a MOLYKOTE®-tal történő validálást is.
Miért fontos a nyomaték és a k-tényező?Az Egyesült Államokban évente több mint 200 milliárd rögzítőelemet adnak el. Minden mérethez és minőséghez meghatározott nyomatékablakot rendelnek a biztonságos működéshez. A túl nagy nyomaték megnyújthatja és eltörheti a csavart; a túl kis nyomaték miatt a kötés alulszorított, és hajlamos a kilazulásra vagy szivárgásra. A k-tényező a hidat képezi a nyomatékkulcs leolvasása és az alkatrészeket ténylegesen összetartó szorítóerő között. A tipikus értékek 0,10 és 0,25 között vannak.
Mi történik, ha a k-tényező eltolódik?Túl magas (> 0,25): Egy adott nyomatéknál a súrlódás „megeszi” az energiát, így a szorítóerő alacsony. Az illesztések ellazulnak, a tömítések könnyeznek, és a szerelvények kihúzódnak.
Túl alacsony (< 0,10): A súrlódás olyan hatékonyan csökken, hogy ugyanaz a nyomaték túlzott feszültséget okoz. A csavarok engedhetnek, elvékonyodhatnak vagy eltörhetnek.
A k-tényező szűk, ismert sávban tartása az, ahogyan a nyomatékra vonatkozó utasításokat megbízható, megismételhető szorítóerőkké alakítja a különböző konstrukciók, kezelők és környezetek között.
Mi befolyásolja a k tényezőt?Kenés (a legnagyobb befolyásoló tényező)
A kenőanyagokat általában menetes csatlakozásokra alkalmazzák a k tényező pontos szabályozása érdekében. Általánosságban elmondható, hogy a kenőanyagok a menetek és a fej alatti csapágyfelület súrlódásának csökkentésével csökkentik a k tényezőt. Mivel a kémiai összetétel, a viszkozitás és az adalékanyagok számítanak, a nyomatékadatok megadása előtt ellenőrizni kell a kenőanyagot a tényleges rögzítőrendszerrel. Erre a célra gyakran választják ki a MOLYKOTE® megoldásait, és a hardverekkel együtt értékelik azokat.
Rögzítőelem mérete, minősége és geometriájaA névleges szárátmérő, a menetemelkedés, az anyagminőség és a csapágygeometria mind befolyásolja a súrlódást – és ezáltal a k tényezőt is. Ezért a nyomaték megadásának helyes módja a pontos rögzítőelem és alátétcsoport tesztelése a kiválasztott kenőanyaggal és felületkezeléssel, majd az eljárások a mért eredményekre való alapozása.
A k tényező méréseKövetendő referenciaszabvány
Lásd az ISO 10647 „Rögzítőelemek – Nyomaték/Rögzítőerő vizsgálata” szabványt, amely a k tényező meghatározásának matematikai megközelítését határozza meg. Az összefüggés a következőképpen fejezhető ki:
1. egyenlet: K = T / (Pi × D)
Ahol:
T = alkalmazott nyomaték
Pi = eredő szorítóerő
D = névleges szárátmérő
Ajánlott felszerelésEgy csavarhúzó-feszítő kalibrátor az igazi igásló ehhez a feladathoz. Közvetlenül méri a szorítóerőt, amely akkor keletkezik, amikor egy anya-csavar szerelvényt nyomatékkulccsal meghúzunk. Ez lehetővé teszi a nyomaték-feszítő adatok rögzítését a teljes működési tartományban, ahelyett, hogy egyetlen pontra hagyatkoznánk.
Válasszon olyan nyomatéktartományt, amely a valóságot képviseliA rögzítőelem teljes működési tartományán végzett vizsgálat sokkal tisztább képet ad a k tényezőről, mint egy nyomatékértéken végzett vizsgálat. Gyakorlati megközelítés az, hogy öt fokozatosan növekvő nyomatéklépcsőt használunk a csavar szakítószilárdságáig.
Példa (mint az eredeti beállításban): Egy 5/8 hüvelykes, 11-TPI, 8-as fokozatú csavarhoz, amely 159 ft·lb nyomatéknál éri el a szilárdságát (feltételezve, hogy k tényező = 0,15, szilárdság = 80% UTS), használja a következőket:
60 ft·lb 30% UTS-nél
80 ft·lb 40% UTS-nél
99 ft·lb 50% UTS-nél
119 ft·lb 60% UTS-nél
159 ft·lb 80% UTS-nél
Vizsgálati eljárás (lépésről lépésre)- Készítsen elő öt csavarmintát alátétekkel a fejek alatt.
- Helyezze be az első csavart a csavarfeszítő kalibrátorba, és húzza meg a megfelelő anyával.
- Állítsa be a nyomatékkulcsot az első lépésre, alkalmazzon nyomatékot, és jegyezze fel a kijelzett szorítóerőt.
- Ismételje meg a többi lépésnél.
- Minden lépésnél átlagolja a szorítóerőt mind az öt csavaron, hogy kisimítsa az alkatrészek közötti szóródást.
Lineáris modellel redukáljuk az adatokatÁtrendezzük a kapcsolatot lineáris alakba, hogy regresszióval kinyerhessük a k tényezőt:
2. egyenlet: 1 / Pi = (K × D) / T + 0
Töltsük fel a táblázatot T, Pi és D értékekkel, majd lineáris regresszióval meghatározzuk K értékeit. Ez a megközelítés statisztikailag megalapozott k tényezőt eredményez, amely tükrözi a tényleges illesztési hardvert és kenőanyagot.
Példa eredmények (kenéssel vs. kenés nélkül)A fent leírt 5/8 hüvelykes, 11 TPI-s csavarral két ötmintás készletet készítettünk – egy kenés nélkülit és egy MOLYKOTE® kenőanyaggal kezeltet. Miután rögzítettük a nyomatékot és a szorítóerőt az öt lépésben, és lineáris regressziót futtattunk:
- Kenés nélküli k-tényező: 0,25
- MOLYKOTE® kenőanyaggal k-tényező: 0,16
- R² > 99%, ami nagyon erős összefüggést jelez a nyomatékváltozások és az ebből eredő szorítóerő-növekedések között.
Ez egymás melletti áttekintés pontosan bemutatja, miért fontos a k tényező validálása a kívánt körülmények között. A súrlódási viszonyok (jelen esetben a kenés) változása lényegesen eltolja a k tényezőt, és így a szorítóerőt is, amelyet egy adott nyomatéknál tapasztal.
Súrlódási teszt megjegyzés: az elmozdulás a kulcsfontosságú feltételA menetes szerelvényekkel kapcsolatos tribológiai viselkedés értékelésekor ne feledkezzünk meg a súrlódási tesztek elmozdulási feltételéről. A súrlódás ott következik be, ahol a felületek egyszerre tapadnak és csúsznak. Az érvényes súrlódási tartományhoz a tapadást és csúszást tapasztaló érintkezési területeknek át kell fedniük egymást, ami azt jelenti, hogy a Hertzi érintkezési sugárnak egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie a csúszási amplitúdónál. Sok tribométer kellően kis elmozdulásokat használ ennek a követelménynek a teljesítéséhez. Ennek szem előtt tartása biztosítja, hogy a teszt tükrözze a valódi mikrocsúszási viselkedést, amely szintén befolyásolja a súrlódást, és kiterjesztve a k tényezőt is.
Gyakorlati útmutató és kockázatkezelés Tartsa a k tényezőt egy ellenőrzött sávban
- Ha a k tényező túl magas, a nyomatékot a súrlódás emészti fel, és a szorítóerő késik, ami az illesztés relaxációját vagy szivárgását kockáztatja.
- Ha a k-tényező túl alacsonyra csökken, ugyanaz a nyomaték túlfeszítheti a rögzítőelemet, növelve a folyáshatár, a menet sérülésének vagy törésének esélyét.
Mindig tesztelje a pontos egymáshoz viszonyított arányt
Mivel a méret, a minőség, a geometria és a felület mind befolyásolja a súrlódást, a nyomatékmeghúzási eljárást a rögzítőelem, az alátét vagy az anya felülete és a kenőanyag adatai alapján határozza meg. Dokumentálja az eredményt, a k-tényezőt és a megengedett tűréshatárt, hogy a termelési és a terepi csapatok ugyanazt a célt érhessék el.
Használjon kenést az eredmények finomhangolására
A kenés a legegyszerűbb módja a k-tényező kiszámítható tartományba állításának. Érvényesítse a használni kívánt kémiai anyagot – erre a feladatra gyakran MOLYKOTE® termékeket választanak –, majd tegye közzé a mért értékhez kötött nyomatékdiagramokat, ne egy általános feltételezést.
Ellenőrizze a teljes működési tartományban
Ne építsen nyomatékspecifikációt egyetlen adatpontra. Használjon több lépést a próbaszilárdságig, rögzítse a szorítóerőt minden lépésben, és erősítse meg a linearitást (a regresszióját, az R²-t). Ez a megközelítés megbízható k-tényezőt eredményez, amely kevesebb meglepetést okoz a gyártósoron és a terepen.
K-tényező: A nyomatéktól a bizalomig
A rögzítőelemek nem azért hibásodnak meg, mert a nyomatékkulcsok pontatlanok; akkor hibásodnak meg, ha a súrlódás ismeretlen, és a k-tényezőt feltételezzük. Határozza meg a működési tartományt, mérje meg a szorítóerőt egy csavarhúzó-kalibrátorral, és számítsa ki a k-tényezőt az ISO 10647 módszerekkel, hogy a nyomatékbeállítások biztosítsák a terv által megkövetelt előterhelést. Ha a kenés a terv része, érvényesítse az adott kémiai anyaggal – a MOLYKOTE® segíthet csökkenteni a szóródást, és a k-tényezőt oda igazítani, ahová való. Tegye ezt, és a nyomaték egy betartható ígéret lesz: állandó, kiszámítható szorítóerő, gyártásról gyártásra.
Mi vagyunk az Ön műszaki partnere.
Ha műszaki támogatásra van szüksége, vagy többet szeretne megtudni ipari alkalmazása lehetőségeiről, kérjük, vegye fel
velünk a kapcsolatot, és szakértőink egyike felveszi Önnel a kapcsolatot.
