สลักเกลียวและน็อตชนิดป้องกันการคลายตัวและหลักการป้องกันการคลายตัวของน็อตล็อคตัวเอง

การคลายตัวของสลักเกลียวและน็อต การเชื่อมต่อเป็นปัญหาความล้มเหลวที่พบบ่อยในวิศวกรรมเครื่องกล ซึ่งเป็นหัวข้อการวิจัยที่ร้อนแรงในอุตสาหกรรมตัวยึดมาโดยตลอด จากประสบการณ์การประกอบจริงและสภาพการทำงานจริง เอกสารนี้จะแยกแยะโครงสร้างป้องกันการหลวมทั่วไปสำหรับสลักเกลียวและน็อต โดยอธิบายหลักการทำงาน สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง และข้อบกพร่องโดยธรรมชาติของวิธีการป้องกันการคลายแต่ละวิธี ในขณะเดียวกัน จะอธิบายกลไกหลักของประสิทธิภาพการป้องกันการคลายในระยะยาวของน็อตล็อคตัวเอง ให้การอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับการเลือกตัวยึดที่หน้างานและการกำหนดสูตรกระบวนการประกอบ

1. ประเภทและหลักการต่อต้านการคลายทั่วไปของสลักเกลียวและถั่ว

1.1 Double Nut ป้องกันการคลายตัว (Butt Nut ป้องกันการคลายตัว)

เรียกอีกอย่างว่าการป้องกันการคลายตัวของน็อตก้น หลังจากที่น็อตสองตัวถูกขันให้ชิดกันในทิศทางตรงกันข้าม แรงอัดตามแนวแกนอย่างต่อเนื่องจะถูกสร้างขึ้นระหว่างน็อตทั้งสองตัวและกระทำบนพื้นผิวสัมผัสของเกลียวแบบตาข่าย ยิ่งน็อตสองตัวถูกล็อคแน่นมากเท่าไร แรงกดปกติบนพื้นผิวสัมผัสเกลียวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เช่นเดียวกับแรงบิดเสียดสีระหว่างคู่เกลียวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การคลายน็อตแบบหมุนจะต้องเอาชนะแรงเสียดทานขนาดใหญ่ระหว่างเกลียวที่พันเป็นตาข่าย แม้ว่าภาระภายนอกจะผันผวนระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ แรงดันในการดันระหว่างน็อตสองตัวยังคงที่ ทำให้ตระหนักถึงผลป้องกันการคลายตัวอย่างยั่งยืน

สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อโบลต์โดยมีหรือไม่มีข้อกำหนดพรีโหลด ใช้ได้กับสภาพการทำงานที่มีการสั่นสะเทือนเล็กน้อยและโหลดที่มั่นคงเท่านั้น

ข้อเสีย: ใช้พื้นที่การติดตั้งตามแนวแกนขนาดใหญ่ มีความสามารถในการป้องกันการคลายตัวที่จำกัด และล้มเหลวได้ง่ายภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนที่รุนแรง

1.2 Hard Lock เว้า-นูนน็อตป้องกันการคลายตัว

น็อตป้องกันการคลาย Hard Lock ประกอบด้วยน็อตนูนตัวล่างและน็อตเว้าด้านบนเพื่อการใช้งานที่เข้ากัน น็อตนูนด้านล่างใช้เครื่องจักรประหลาดโดยมีการชดเชยกึ่งกลางเล็กน้อยเพื่อเล่นบทบาทของบล็อกลิ่ม น็อตเว้าด้านบนถูกประมวลผลเป็นวงกลมศูนย์กลางมาตรฐานโดยไม่มีการเบี่ยงเบนจากศูนย์กลาง พื้นผิวข้อต่อของน็อตด้านบนและด้านล่างเป็นพื้นผิวเว้า-นูนเรียวทั้งหมด สร้างโครงสร้างการล็อคตัวเองทางกลคล้ายกับลิ่มค้อนหลังจากการขันให้แน่น

โหลดล่วงหน้าในแนวแกนขนาดเล็กสามารถสร้างแรงกดล็อคในแนวรัศมีขนาดใหญ่บนพื้นผิวข้อต่อเรียว ความดันจะถูกส่งไปยังเกลียวแบบตาข่ายพร้อมกัน ช่วยเพิ่มแรงบิดแรงเสียดทานได้อย่างมากทั้งบนพื้นผิวสัมผัสเกลียวและพื้นผิวเรียวเว้าและนูน มันล็อคแนวโน้มการหมุนของเกลียวด้วยกลไกและให้ประสิทธิภาพป้องกันการคลายตัวที่ดีเยี่ยม

สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: ใช้ได้กับการเชื่อมต่อแบบโบลต์โดยมีหรือไม่มีข้อกำหนดพรีโหลด และสามารถใช้งานได้ยาวนานภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงซึ่งมีการสั่นสะเทือนที่รุนแรงในความถี่สูงและโหลดแบบสลับ

ข้อเสีย: ต้องการความแม่นยำในการตัดเฉือนที่สูงมากสำหรับโครงสร้างเยื้องศูนย์ กระบวนการผลิตที่ยากลำบาก และต้นทุนการจัดซื้อสูง

1.3 น็อตป้องกันการคลายเกลียว Spiralock

คุณสมบัติทางโครงสร้างหลักของเกลียวเกลียวเกลียวคือความลาดเอียง 30 องศารูปลิ่มที่กลึงที่โคนของเกลียวภายใน เมื่อขันโบลต์และน็อตให้แน่นและประกบเข้าด้วยกัน ปลายเกลียวโบลต์จะกดอย่างใกล้ชิดกับความลาดเอียงรูปลิ่มของเกลียวภายในเพื่อสร้างแรงล็อคที่มีความแข็งแรงสูง

สำหรับเกลียวธรรมดามาตรฐาน มุมรวมระหว่างแรงสัมผัสปกติบนพื้นผิวเกลียวและแกนโบลท์คือ 30 องศา เกลียวล็อคเกลียวจะเปลี่ยนมุมโปรไฟล์ของเกลียว ทำให้มุมที่รวมอยู่นั้นสูงถึง 60 องศา แรงกดปกติของคู่เกลียวนั้นมากกว่าแรงกดยึดตามแนวแกนมาก ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการเสียดสีได้อย่างมาก และยับยั้งการคลายการหมุนของเกลียวอย่างทั่วถึง

สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: ใช้ได้กับโครงสร้างการเชื่อมต่อที่ต้องการโหลดล่วงหน้าที่มั่นคงเท่านั้น และชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจะต้องไม่ทำจากวัสดุที่อ่อนนุ่มมากเกินไป

ข้อเสีย: เอฟเฟกต์ป้องกันการคลายตัวจะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์เมื่อพรีโหลดของโบลต์ลดลง ต้องใช้แรงบิดในการขันที่มากขึ้นเพื่อเอาชนะความต้านทานการเสียดสีระหว่างฟันของเกลียวเพื่อให้ได้ค่าพรีโหลดของโบลต์ที่ต้องการ

1.4 แหวนรองสปริงแบบแยกส่วนป้องกันการคลายตัว

หลังจากที่ขันน็อตให้แน่นเพื่อทำให้แหวนรองสปริงแบบแยกเรียบ แหวนรองจะสร้างแรงเด้งกลับแบบยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกลียวภายในและภายนอกแน่นพอดี แรงบิดแรงเสียดทานที่เกิดจากแรงสัมผัสคงที่ช่วยป้องกันการหมุนของน็อต ในขณะเดียวกัน ขอบคมตัดที่ช่องเปิดแยกจะฝังอยู่ในพื้นผิวด้านล่างของน็อตและพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อตามลำดับ ช่วยป้องกันการหมุนสัมพัทธ์ของน็อตผ่านการล็อคทางกายภาพ

ข้อ จำกัด ของการสมัคร: ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อกับพื้นผิวข้อต่อที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ขอบตัดไม่สามารถฝังลงในพื้นผิวที่แข็งได้และสูญเสียฟังก์ชันป้องกันการคลายตัวโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังใช้ไม่ได้กับการเชื่อมต่อที่ต้องการพรีโหลดสูง เนื่องจากจะเร่งการลดทอนพรีโหลดของโบลต์

1.5 แหวนสปริงทรงกรวยป้องกันการคลายตัว

มีหลักการป้องกันการคลายตัวเช่นเดียวกับแหวนรองสปริงแบบแยกทั่วไป โดยอาศัยแรงเด้งกลับแบบยืดหยุ่นหลังการบีบอัดเพื่อบีบอัดคู่เกลียวและตระหนักถึงการป้องกันการคลายตัวของแรงเสียดทาน เมื่อเปรียบเทียบกับแหวนรองสปริงแบบแยกทั่วไป แหวนรองสปริงทรงกรวยมีความแข็งของโครงสร้างที่สูงกว่า และสามารถให้แรงกดตามแนวแกนที่มากขึ้นภายใต้จังหวะการบีบอัดเดียวกัน ทำให้มีความเสถียรและประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวที่ดีขึ้น

ข้อ จำกัด ของการสมัคร: ยังไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนเชื่อมต่อที่มีความแม่นยำสูงและมีข้อกำหนดพรีโหลดที่เข้มงวด

1.6 Nord-Lock เครื่องซักผ้าแบบล็อคตัวเองสองชั้น

แหวนรองประเภทนี้ใช้คู่ โดยมีฟันเอียงมุมขนาดใหญ่ที่ด้านหนึ่งและมีฟันเลื่อยกันลื่นในแนวรัศมีที่อีกด้านหนึ่ง ในระหว่างการประกอบ จะมีการติดตั้งแหวนรองสองตัวกลับด้านโดยให้พื้นผิวฟันเอียงหันเข้าหากัน หลังจากการขันให้แน่น รอยหยักในแนวรัศมีด้านนอกจะกัดแน่นบนใบหน้าปลายน็อตและพื้นผิวส่วนที่เชื่อมต่อเพื่อยึดพื้นผิวสัมผัสด้านนอกให้สมบูรณ์ เหลือเพียงการเลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างพื้นผิวฟันเอียงด้านในของแหวนรองสองตัว

เมื่อโบลต์มีแนวโน้มที่จะคลายและหมุน ผลการดันลิ่มระหว่างพื้นผิวฟันเอียงด้านในจะสร้างแรงยกตามแนวแกน ระยะการยกที่สร้างโดยแหวนรองนั้นมากกว่าระยะการยกตามแนวแกนที่เกิดจากการคลายเกลียว ซึ่งจะล็อคแนวโน้มการคลายตัวของเกลียวแบบย้อนกลับและให้ผลป้องกันการคลายตัวอย่างถาวร

ข้อ จำกัด ของการสมัคร: ไม่สามารถใช้กับพื้นผิวข้อต่อที่แข็งเป็นพิเศษหรืออ่อนนุ่มเป็นพิเศษ แหวนรองมีทิศทางการติดตั้งเฉพาะ และสูญเสียฟังก์ชันป้องกันการคลายตัวหากติดตั้งกลับด้าน นอกจากนี้ยังใช้ไม่ได้สำหรับการเชื่อมต่อที่หลวมโดยไม่มีการโหลดล่วงหน้า

2. หลักการสำคัญของน็อตล็อคตัวเองแบบไม่คลาย

ประสิทธิภาพการป้องกันการคลายตัวในระยะยาวของถั่วล็อคตัวเองมีต้นกำเนิดมาจากโครงสร้างเกลียวที่ไม่ได้มาตรฐานที่ได้รับการปรับปรุงเป็นพิเศษ

ความลาดเอียงรูปลิ่ม 30 องศาจะถูกประมวลผลที่โคนของเกลียวภายในของน็อตล็อคตัวเอง หลังจากการประกบและขันให้แน่นแล้ว ปลายเกลียวของโบลต์จะกดอย่างแน่นหนากับทางลาดรูปลิ่มเพื่อสร้างแรงล็อคเชิงกลที่มีความแข็งแรงสูง สำหรับเกลียวธรรมดารูปตัว V 60 องศา มุมที่รวมระหว่างแรงสัมผัสปกติและแกนโบลต์คือ 30 องศา ในขณะที่มุมที่รวมจะเปลี่ยนเป็น 60 องศาสำหรับเกลียวแบบล็อคตัวเอง นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานของสถานะความเค้น

การเปรียบเทียบแรงทางกล: ภายใต้ความตึงของสลักเกลียวตามแนวแกน P0 แรงสัมผัสปกติของเกลียวธรรมดามาตรฐานจะอยู่ที่ 1.15P0 เท่านั้น ในขณะที่เกลียวแบบล็อคตัวเองถึง 2P0 อัตราส่วนแรงของทั้งสองอยู่ที่ประมาณ 7:12 ซึ่งช่วยเพิ่มแรงเสียดทานป้องกันการคลายตัวของคู่เกลียวได้อย่างมาก

นอกจากนี้ เกลียวแบบล็อคในตัวยังช่วยแก้ปัญหาความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอของเกลียวธรรมดาอีกด้วย สำหรับเกลียวรูปตัว V ทั่วไป 60 องศา เกลียวที่หนึ่งและตัวที่สองจะรับภาระ 70%~80% ของแรงทั้งหมด ในขณะที่เกลียวที่เหลือแทบจะไม่มีแรงโหลดเลย ภายใต้แรงสั่นสะเทือนและการสลับโหลดในระยะยาว เกลียวด้านหน้ามีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวจากการโอเวอร์โหลด ส่งผลให้แรงล็อคลดลงอย่างรวดเร็ว การหมุนเกลียวคลายตัว แม้กระทั่งการยึดและการปอกของเกลียว

เกลียวแบบล็อคตัวเองจะกระจายน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอบนเกลียวที่เชื่อมต่อทั้งหมดผ่านทางทางลาดรูปลิ่ม ทำให้ทราบถึงแรงเค้นซิงโครนัสของเกลียวทั้งหมด ช่วยหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของเธรดในพื้นที่ ลดการคลายตัวของโบลต์ที่เกิดจากการสั่นสะเทือนโดยพื้นฐาน และให้ผลป้องกันการคลายในระยะยาวที่ไม่ต้องบำรุงรักษา