1. Análisis de las causas de los pernos de montaje flojos.

El propósito de utilizar conexiones atornilladas para componentes es garantizar un ajuste perfecto entre las dos partes conectadas.Al mismo tiempo, para soportar una cierta carga dinámica, garantizar la conexión confiable y el funcionamiento normal de las partes conectadas, también se requiere suficiente fuerza de sujeción F entre las dos partes conectadas, como se muestra en la Figura 1. Por lo tanto, se requiere que los pernos utilizados para la conexión tengan suficiente fuerza de preapriete axial después del apriete.En base a esto, analizaremos la causa de la holgura.

1.1 Defectos de diseño

(1) Fuerza insuficiente de selección de pernos

Las conexiones atornilladas generalmente utilizan el método de apriete del límite elástico, lo que significa que la fuerza de apriete previo del perno debe alcanzar un límite elástico cercano al del material del perno.Teniendo en cuenta el factor de seguridad, generalmente no debe exceder el 80% de su límite de rendimiento del material.El límite elástico de pernos de diferentes materiales es diferente, lo que también significa que la fuerza máxima de preapriete que pueden soportar pernos de diferentes materiales no es la misma.Durante el proceso de apriete del perno, la fuerza de preapriete del perno aumenta continuamente, mientras que la fuerza de sujeción entre los componentes de conexión también aumenta rápidamente.Cuando se alcanza el límite elástico, el perno comienza a sufrir deformación plástica.A medida que aumenta la fuerza de preapriete, el incremento de la fuerza de sujeción disminuye o incluso permanece sin cambios.Al aumentar aún más la fuerza de preapriete se reduce gradualmente la fuerza de sujeción hasta que el perno se fractura.Por lo tanto, en el proceso de diseño del producto, los diseñadores deben analizar con precisión el par de apriete requerido de los componentes de conexión, considerar plenamente factores como el peso, el volumen, las condiciones de trabajo, el entorno de trabajo, los estándares de seguridad, etc. de los componentes de conexión, y elegir pernos y patrones de rosca de resistencia adecuados.

(2) Falta de conexión antiaflojamiento

Los componentes conectados mediante pernos experimentarán una disminución gradual o incluso la desaparición de las fuerzas de sujeción y preapriete cuando se sometan a cambios de carga, vibración, impacto, etc. Después de ciclos repetidos, hará que la conexión roscada se afloje y eventualmente falle, lo que resultará en el aflojamiento del perno.La forma de unión perno-tuerca es particularmente severa.Cuando el perno se somete a una carga axial, el perno se alarga axialmente, se contrae radialmente y la tuerca se expande radialmente.Se produce un ligero deslizamiento radial relativo entre las superficies de contacto de los dos, lo que finalmente conduce al aflojamiento de la tuerca durante la rotación bajo cargas repetidas.Cuando el perno se somete a fuerzas laterales repetidas, sufrirá una deformación torsional elástica.A medida que aumenta la deformación, se forma un desplazamiento de deformación torsional y aparecerá un componente de fuerza en la dirección espiral de la rosca, lo que hará que la tuerca gire y se afloje.Por lo tanto, se deben tomar medidas antiaflojamiento efectivas en el proceso de diseño del producto para evitar el aflojamiento y desprendimiento de pernos o tuercas causado por condiciones de trabajo duras.

1.2 Precarga insuficiente durante el proceso de montaje

La fuerza de preapriete que puede alcanzar un perno durante el proceso de apriete determina directamente la fuerza de sujeción entre dos piezas de conexión.Una fuerza de preapriete insuficiente provocará inevitablemente el aflojamiento de los pernos de conexión y, en última instancia, el aflojamiento de los componentes de conexión.Durante el proceso de montaje, generalmente se utilizan los dos métodos siguientes para obtener la fuerza de apriete previo de los pernos.

El primer método consiste en utilizar herramientas manuales (como llaves sólidas, llaves de estrella, llaves hexagonales, llaves de trinquete, etc.).La magnitud de la fuerza de preapriete obtenida por el perno depende del tamaño de la fuerza del brazo del operador y de la longitud de la fuerza del brazo de la herramienta.Generalmente, las herramientas manuales son herramientas estándar con una longitud de brazo fija, mientras que la fuerza del brazo del operador es limitada, inestable e incontrolable.La fuerza de preapriete obtenida por el perno también es la misma.

El segundo método consiste en utilizar herramientas neumáticas o eléctricas (como llaves de impacto neumáticas, llaves de impacto eléctricas, etc.).La magnitud de la fuerza de preapriete obtenida por el perno depende del par de apriete de salida máximo de la propia herramienta y de la estabilidad de la operación de la herramienta.Las herramientas neumáticas o eléctricas no sólo deben elegir el modelo de herramienta adecuado en función de la fuerza máxima de preapriete que se puede soportar al apretar los pernos, es decir, elegir el rango apropiado de par de apriete de salida, sino también considerar factores que afectan el funcionamiento del equipo, como como las fuentes de energía y aire utilizadas por la herramienta, así como el estado de mantenimiento diario de la herramienta.Una potencia y presión de aire insuficientes pueden causar un par de apriete insuficiente por parte de la herramienta y, en última instancia, el perno no puede cumplir con la fuerza de preapriete requerida.

1.3 Métodos de montaje inadecuados

Durante el proceso de montaje, hay situaciones en las que se aprietan un solo perno y varios pernos.Para situaciones en las que se aprietan pernos de varios grupos, especialmente aquellos con distribución regular, el método y el método de apretar los pernos son extremadamente importantes, lo que afecta directamente la cantidad real de fuerza de preapriete obtenida para cada perno.Durante el proceso de montaje es habitual instalar pernos con distribución cuadrada.Cuando los cuatro pernos se aprietan al azar, debido a la tensión y la distribución desigual de la fuerza, la fuerza de preapriete de los pernos apretados anteriormente disminuirá a medida que se aprietan los pernos más tarde, e incluso los pernos apretados por primera vez se aflojarán directamente.En este caso, generalmente se utiliza un apriete cruzado diagonal para apretar los pernos, lo que garantiza un apriete constante y una distribución equilibrada de la fuerza.Por lo tanto, al ensamblar los pernos del grupo, es necesario apretarlos en un cierto orden, distribución, simetría y paso a paso; de lo contrario, provocará un apriete inconsistente de los pernos de instalación e incluso la deformación de los componentes de conexión debido a una fuerza desigual.

1.4 Calidad del procesamiento de los orificios de instalación de la conexión

El tamaño del orificio roscado o del orificio del perno de instalación es particularmente importante al conectar dos conectores, y el tamaño de la rosca del orificio roscado afecta directamente la fuerza de preapriete obtenida por el perno.Si el orificio roscado es demasiado grande o demasiado pequeño, la fuerza de apriete previo obtenida por el perno no puede cumplir con los requisitos.Si el tamaño del orificio del perno de instalación es demasiado grande, se producirá una compresión anular plástica en la superficie de la pieza conectada en el contacto con la superficie de soporte del perno o la tuerca.Una compresión severa reducirá o perderá la fuerza de preapriete del perno, lo que provocará que la tuerca o el perno se aflojen.

2. Formas habituales de evitar que los tornillos se aflojen

2.1 Medidas antiaflojamiento del dispositivo físico

(1) Dispositivo antiaflojamiento con fuerza de fricción adicional

Existen principalmente tres tipos de dispositivos antiaflojamiento con fricción adicional: estructura de apriete de doble tuerca, estructura de apriete de arandela de resorte y estructura de apriete de tuerca autoblocante.Estructura de apriete de doble tuerca: primero apriete la tuerca inferior y luego apriete la tuerca.Después de apretar las dos tuercas entre sí, las superficies de contacto entre las tuercas superior e inferior y las roscas de los pernos son opuestas, de modo que las roscas de los tornillos siempre están sujetas a presión y fricción adicionales, como se muestra en la Figura 2. Cuando cambia la carga de trabajo , la fuerza de fricción todavía existe.Su estructura es simple y adecuada para conectar dispositivos fijos estables, de baja velocidad y resistentes.

Estructura de apriete de arandelas de resorte: las arandelas de resorte se usan ampliamente en los sitios de ensamblaje debido a su estructura simple, uso conveniente y bajo costo, y generalmente se usan junto con pernos o tuercas.Después de apretar el perno o la tuerca, la fuerza de reacción elástica generada por el aplanamiento del anillo amortiguador hace que las roscas se aprieten.Al mismo tiempo, la punta de la boca inclinada de la arandela también tiene un efecto antiaflojamiento en la superficie de soporte entre el perno o tuerca y el componente conectado.Sin embargo, esta estructura de apriete tiene un efecto antiaflojamiento deficiente bajo cargas de vibración e impacto, y generalmente se usa para conexiones sin importancia.

Estructura de apriete de tuercas autoblocantes: generalmente hay dos tipos de estructuras de apriete, una son todas las tuercas de seguridad metálicas.Consiste principalmente en ranurar el extremo superior del cuerpo de la tuerca metálica y realizar un tratamiento de cierre o un tratamiento de cierre no circular.Después del tratamiento, la rosca de la tuerca sufrirá una deformación local.Cuando se aprieta la tuerca, el cierre se expandirá y utilizará la fuerza de rebote del cierre para comprimir las roscas del tornillo.Este tipo de tuerca tiene una estructura simple, un antiaflojamiento confiable y se puede cargar y descargar varias veces sin reducir su rendimiento antiaflojamiento.Pero no es adecuado para piezas que funcionan a alta velocidad.Otro tipo son las tuercas de bloqueo con inserto no metálico, que principalmente incorporan un inserto no metálico (generalmente una arandela de nailon) en el extremo superior del cuerpo de la tuerca metálica.Después de apretar la tuerca, el anillo de nailon sin rosca se atornillará y se sacará de la rosca, formando una fuerza de fricción estable y de alto torque.Este tipo de material tiene una excelente capacidad antiaflojamiento, especialmente en ambientes con múltiples vibraciones e impactos.

(2) Dispositivo mecánico antiaflojamiento

Los principales métodos mecánicos antiaflojamiento incluyen: tuercas ranuradas hexagonales con pasadores partidos, estructura de alambre de acero en serie antiaflojamiento y estructura de arandela de tope antiaflojamiento.

Tuerca ranurada hexagonal con pasador: el pasador pasa a través de la ranura de la tuerca y el orificio del pasador en el extremo del perno, y la cola del pasador se abre y se fija firmemente al costado de la tuerca, bloqueando el tuerca y perno, como se muestra en la Figura 3. Este método es confiable para evitar el aflojamiento y puede usarse en áreas con impactos y vibraciones intensos.

Estructura de alambre de acero en serie antiaflojamiento: la tuerca o perno está diseñado con un orificio de seguridad para enhebrar alambre de acero con bajo contenido de carbono y los tornillos están conectados en serie para frenarse entre sí, pero se debe prestar atención a la dirección de penetración del alambre. , como se muestra en la Figura 4. Aunque este método tiene una excelente capacidad antiaflojamiento, la instalación y el desmontaje son muy inconvenientes.Estructura antiaflojamiento de la arandela de tope: Doble la arandela de tope simple o doble hacia el lado de la tuerca y la parte conectada respectivamente para bloquear la tuerca, como se muestra en la Figura 5. Si dos pernos requieren un doble enclavamiento, se puede colocar una arandela de bloqueo doble. Se utiliza para frenar las dos tuercas entre sí.Este método tiene un buen efecto antiaflojamiento y es cómodo de usar.

(3) Dispositivo adhesivo antiaflojamiento

Aplique adhesivo anaeróbico entre las roscas del tornillo, apriete la tuerca y el adhesivo se endurece y solidifica, uniendo firmemente las roscas coincidentes para evitar el movimiento relativo del par roscado, logrando el efecto de bloquear y evitar que se afloje.Los adhesivos anaeróbicos se dividen en dos tipos: líquidos y secos.El tipo líquido se utiliza generalmente para aplicaciones in situ.El tipo seco está recubierto previamente y se seca con anticipación para una fácil operación.Los adhesivos anaeróbicos se utilizan generalmente para ensamblar piezas que no requieren desmontaje o requieren un desmontaje mínimo.

2.2 Métodos de proceso y medidas antiaflojamiento

(1) Herramienta de torsión fija antiaflojamiento

Durante el proceso de ensamblaje, para garantizar que los pernos obtengan suficiente fuerza de apriete previo y sean menores que el par de torsión del límite elástico de los pernos, el método más eficaz es utilizar una herramienta de torsión fija para el control.La herramienta de torsión fija puede establecer el par de salida según el par de apriete estándar del perno.Cuando se alcanza el par de apriete preestablecido, envía una señal o finaliza el apriete por sí solo para garantizar una salida de par estable.Para mejorar la eficiencia, las herramientas de torque fijo se pueden usar por separado y también se pueden usar junto con llaves de impacto neumáticas de torque pequeño.Para las piezas clave, primero se pueden usar llaves dinamométricas fijas neumáticas para apretar y luego se pueden usar llaves dinamométricas fijas manuales para pruebas y confirmación para garantizar que se logre el valor de torsión ideal.El uso de este método antiaflojamiento debe garantizar la precisión de las herramientas de torsión fija, y todas las herramientas de torsión fija deben calibrarse periódicamente de acuerdo con las normas de prueba de instrumentos de medición.

(2) Medidas de formación y antiaflojamiento.

En el proceso de apretar pernos, además de que el par de apriete de salida de la herramienta de apriete afecta la fuerza de preapriete obtenida por los pernos, el método de ensamblaje también es crucial, especialmente para instalar pernos con múltiples grupos y distribución regular.El operador utiliza las herramientas de apriete y los métodos de ensamblaje, y el nivel de habilidad del operador afecta directamente la efectividad del apriete de pernos.Por lo tanto, la capacitación y la mejora del nivel de habilidad del operador pueden mejorar la capacidad de evitar el aflojamiento de los pernos.La capacitación de los operadores se basa principalmente en la teoría, aprendiendo principalmente los conocimientos básicos de ensamblaje, incluidos los métodos de operación de herramientas de apriete, métodos de ensamblaje de apriete de pernos, etc. La capacitación de los operadores se basa principalmente en la operación práctica, combinando principalmente los conocimientos básicos. de montaje en la formación para practicar operaciones prácticas.Por ejemplo, establecer una plataforma de capacitación para que los operadores, especialmente los empleados nuevos, reciban capacitación repetida y dominen estos métodos operativos básicos antes de que puedan comenzar a trabajar.Mediante la formación y la formación en habilidades básicas se puede reducir el aflojamiento de pernos provocado por métodos de montaje incorrectos.

(3) Control de calidad de los componentes antiaflojamiento

Las dimensiones de mecanizado de los componentes también afectan directamente la fuerza de preapriete obtenida por los pernos, especialmente las especificaciones de las roscas, que están directamente relacionadas con la interacción de los componentes de conexión.Por lo tanto, antes del montaje, es necesario comprobar si los componentes instalados cumplen los requisitos de los planos de diseño.Se deben utilizar herramientas de inspección estándar para comprobar si las especificaciones, los modelos y los niveles de rendimiento mecánico de los conectores roscados utilizados cumplen con los requisitos de diseño y si existen fenómenos no calificados, como roscas sueltas y grietas.Cualquier problema de calidad que ocurra debe informarse al fabricante para su rectificación, asegurando que el mecanizado de las dimensiones del componente cumpla con los requisitos de diseño y asegurando la conexión confiable de los pernos.