การควบคุมแรงบิดของโบลต์

เอกสารนี้ครอบคลุมข้อกำหนดด้านการออกแบบและกระบวนการสำหรับแรงบิดของโบลต์ วิธีการขันโบลต์ทั่วไป เครื่องมือขันมาตรฐาน และขั้นตอนการตรวจสอบแรงบิด

การเชื่อมต่อแบบเกลียวเป็นวิธีการประกอบขั้นพื้นฐานในการผลิตเครื่องจักรและนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังเป็นรูปแบบการเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุดรูปแบบหนึ่งสำหรับเครื่องยนต์อีกด้วย คุณภาพของข้อต่อแบบเกลียวจะกำหนดสมรรถนะกำลังของเครื่องยนต์ ความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน และประสิทธิภาพการซีลของตำแหน่งที่เชื่อมต่อทั้งหมดโดยตรง

การควบคุมแรงบิดในการขันเป็นแนวทางที่เชื่อถือได้ แม่นยำ และมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการรับประกันการเชื่อมต่อแบบโบลต์ที่มั่นคง

1. ข้อกำหนดการออกแบบและกระบวนการสำหรับแรงบิดของโบลต์

1.1 ข้อกำหนดแรงบิดขันแน่นสำหรับสลักเกลียวมาตรฐานทั่วไป 1.2 ข้อกำหนดแรงบิดขันแน่นสำหรับปลั๊กเกลียวท่อมาตรฐาน 1.3 ข้อกำหนดเกรดความคลาดเคลื่อนสำหรับสลักเกลียวมาตรฐานทั่วไป

ตัวอักษรตัวพิมพ์ใหญ่ทางด้านซ้ายสอดคล้องกับค่าแรงบิดที่ทำเครื่องหมายไว้ที่มุมซ้ายบนของตัวบ่งชี้การติดตั้ง ซึ่งแสดงถึงแรงบิดปกติของสลักเกลียว ตัวอักษรตัวพิมพ์เล็กทางด้านขวาแสดงถึงเกรดความทนทานต่อแรงบิดของสลักเกลียว

2. วิธีการขันโบลต์ทั่วไปและการควบคุมแรงบิด

มีเทคนิคการขันให้แน่นหลายแบบ ตัวเลือกที่นำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ วิธีแรงบิด (T) วิธีแรงบิดมุม (TA) วิธีการควบคุมจุดคราก (Y1/Y2) และวิธีการยืดตัวของสลักเกลียว

3. การเลือกเครื่องมือขันแน่นในการประกอบ

เพื่อให้บรรลุการขันแน่นโดยปราศจากข้อผิดพลาด จะต้องเลือกเครื่องมือที่ตรงตามข้อกำหนดแรงบิดในการออกแบบตามคุณสมบัติโครงสร้างของผลิตภัณฑ์และกระบวนการประกอบ เครื่องมือแบ่งออกเป็นสองประเภทตามโหมดการทำงาน: แบบมือถือและแบบอยู่กับที่

3.1 ไขควงมือถือ

ไขควงมือถือมีหลายประเภทโดยมีข้อจำกัดด้านแรงบิดเชิงกล สำหรับรุ่นพื้นฐาน แรงบิดในการขันจะถูกจำกัดโดยกำลังมอเตอร์และแรงกระแทก โครงสร้างระดับไฮเอนด์มีการติดตั้งคลัตช์ที่ควบคุมแรงบิด ซึ่งให้ความแม่นยำสูงถึง ±3% (ขึ้นอยู่กับค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน)

3.2 ไขควงแบบอยู่กับที่

ไขควงนิวแมติกพร้อมคลัตช์ชุดแรงบิดความแม่นยำสูงและไขควงเซอร์โวไฟฟ้าสามารถยึดไว้เพื่อการทำงานแบบอยู่กับที่ สามารถติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงบิดและมุมเพื่อรวบรวมข้อมูลการวัดได้ ไขควงลมใช้การตั้งค่าแรงบิดเชิงกล ระบบการวัดทำหน้าที่ในการตรวจสอบมากกว่าการควบคุมแบบวงปิด ไขควงไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยเซอร์โวใช้สัญญาณการวัดเพื่อควบคุมกระบวนการขันให้แน่นโดยตรง โดยปรับการเคลื่อนไหวตามค่าที่วัดได้จริงเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ ข้อมูลการวัดจะป้อนกลับเข้าไปในลูปควบคุมเพื่อซิงโครไนซ์ผลลัพธ์ของการประกอบ ทำให้มีความแม่นยำมากกว่า ±1% (ตามค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน)

ความแม่นยำในการขันสูงทำให้มีข้อจำกัดด้านความเร็วในการหมุนที่เข้มงวด โดยทั่วไปความเร็วการหมุนต่ำมากมักถูกตั้งโปรแกรมไว้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การยึดที่มีความแม่นยำสูง

3.3 เครื่องมือยึดแรงบิดไฟฟ้าควบคุมด้วยเวคเตอร์

ระบบประแจทอร์คไฟฟ้าแบบสมบูรณ์ประกอบด้วย: ประแจทอร์คไฟฟ้าหนึ่งตัว กล่องควบคุม DL หนึ่งตัว สายเคเบิลเชื่อมต่อ ตัวตรวจสอบสวิตช์การทำงาน อุปกรณ์จับยึดเสริม (พร้อมเซ็นเซอร์ตำแหน่งชิ้นงานและอุปกรณ์ส่งสัญญาณออก) แหวนยกแบบกำหนดเอง และช่องพิเศษที่มาพร้อมกับชุดเครื่องมือ

ความแม่นยำของเครื่องมือ: ± 5% ระบบมีฟังก์ชั่นปลุกและเตือนความจำที่ขาดหายไป อุปกรณ์จะปลดล็อคเมื่อทั้งหมดเท่านั้นสลักเกลียวตรงตามข้อกำหนดแรงบิดและยึดตำแหน่งโบลต์ทั้งหมดไว้จนสุด หากผู้ปฏิบัติงานใช้แรงฝืนเปิดฟิกซ์เจอร์เพื่อถอดชิ้นงานระหว่างการทำงาน ระบบจะส่งสัญญาณเตือนและล็อคประแจ เครื่องมือนี้รองรับการควบคุมแรงบิด การตรวจสอบมุมการหมุนทั้งหมด และการตรวจสอบมุมการหมุนที่ตามมาตลอดการขันแน่นในขั้นตอนเดียว ความเร็วในการหมุนสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างอิสระตามความต้องการที่แท้จริง

ฟังก์ชันอื่นๆ ในตัว ได้แก่ การนับแบทช์พร้อมการเชื่อมต่อฟิกซ์เจอร์เพื่อป้องกันการพลาดการติดตั้งโบลต์ การตรวจจับเกลียวผิด การตรวจจับการกระแทกเกินพิกัด การแสดงแรงบิดแบบเรียลไทม์ การวินิจฉัยเครื่องมือด้วยตนเอง การแจ้งเตือนข้อผิดพลาด และการแจ้งเตือนการบำรุงรักษา หากแรงบิดในการขันไม่เป็นไปตามมาตรฐาน เครื่องมือจะล็อคโดยอัตโนมัติสำหรับการแก้ไขปัญหาด้วยตนเอง เพื่อป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องไหลไปยังสถานีถัดไป มีการตอบสนองแรงบิดที่ครอบคลุม: กล่องควบคุมจะแสดงแรงบิดในการขันจริง ในขณะที่ประแจมีไฟแสดงสถานะ (สีเขียวคือคุณสมบัติ สีเหลือง/แดงคือไม่มีคุณสมบัติ) การตรวจดูสถานะยังแจ้งสัญญาณไฟด้วยภาพ

3.4 แกนหมุนขันแน่นอยู่กับที่โดยใช้เซ็นเซอร์

สปินเดิลกระชับเซอร์โว CNC แบบไฟฟ้าแบบอยู่กับที่พร้อมเซนเซอร์ในตัวรองรับกระบวนการขันสกรูที่ตั้งโปรแกรมได้เต็มรูปแบบ ภายในระยะประสิทธิภาพของสปินเดิล แรงบิด ความเร็วในการหมุน เวลาคงตัว และทิศทางการหมุนสามารถตั้งค่าและปรับแต่งได้อย่างอิสระเพื่อให้เข้ากับกระบวนการขันที่หลากหลายเพื่อการติดตั้งตัวยึดที่แม่นยำ

ฟังก์ชั่นการตรวจสอบที่มีความแม่นยำสูงและครอบคลุมช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการประกอบ มอเตอร์ขับเคลื่อนแบบไร้แปรงถ่านช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและยืดอายุการใช้งานในขณะที่ยังคงรักษากำลังขับที่เสถียรและแรงบิดสูงสุด ทำให้สปินเดิลเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการยึดอัตโนมัติของ CNC เซ็นเซอร์แรงบิดและมุมในตัวช่วยให้สามารถควบคุมวงปิดได้อย่างแม่นยำ และบันทึกพารามิเตอร์การขันที่สำคัญทั้งหมดแบบเรียลไทม์เต็มรูปแบบ สนับสนุนโดยเทคโนโลยีควบคุมเซอร์โว สปินเดิลเหล่านี้รักษาความแม่นยำของแรงบิดภายในค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานน้อยกว่า ±1% ในรอบการขันนับล้านรอบ

4. วิธีการตรวจสอบแรงบิดคงที่ทั่วไปสี่วิธี

วิธีแรงบิด (T)

แรงบิดบวกวิธีมุม (TA)

วิธีจุดคราก (Y1/Y2)

วิธีการยืดตัวของสลักเกลียว

5. แรงบิดเสื่อม (การสูญเสียพรีโหลด)

แก่นแท้ของการยึดแบบเกลียวนั้นอาศัยแรงจับยึดเพื่อยึดส่วนประกอบที่จับคู่เข้าด้วยกัน การสลายตัวของแรงบิดหมายถึงแรงจับยึดที่ค่อยๆ ลดลงหลังจากการขันให้แน่น แบ่งออกเป็นการผ่อนคลายและการคลายตัวเอง

ผ่อนคลาย

แรงจับยึดจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปโดยสัมพันธ์กับค่าการขันเริ่มต้น โดยไม่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนของโบลต์หรือน็อต

การคลายตัวเอง

แรงจับยึดที่ลดลงทำให้โบลต์หรือน็อตหมุนไปในทิศทางการคลายตัว ส่งผลให้สูญเสียแรงจับยึดเพิ่มเติม ในกรณีที่รุนแรง ตัวยึดอาจคลายออกจนสุด ปรากฏการณ์นี้จะต้องถูกกำจัดสำหรับการเชื่อมต่อที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย

การฝัง

ความเค้นจากการสัมผัสสูงทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกบนพื้นผิวผสมพันธุ์ ส่งผลให้เกิดการสลายตัวของแรงจับยึด

การเชื่อมต่อแบบมัลติโบลท์: แรงบิดเสื่อมของยูโบลท์

สาเหตุหลักสองประการและแนวทางแก้ไขที่เกี่ยวข้องแสดงอยู่ด้านล่าง:

ทั้งแหนบสปริงและเบาะสปริงมีพื้นผิวสัมผัสโค้ง ทำให้เกิดช่องว่างเล็กน้อยหลังจากการขันให้แน่น วิธีแก้ไข: ออกแบบพื้นที่สัมผัสระหว่างแหนบและเบาะสปริงใหม่ให้เป็นพื้นผิวเรียบ

การเสียรูปของแหนบและแรงเสียดทานทำให้เกิด: (1) การลดพลังงานศักย์ยืดหยุ่นภายใน; (2) แรงเสียดทานระหว่างการเคลือบสปริงลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป วิธีแก้ไข: ใช้การเตรียมการบีบอัดเบื้องต้นกับแหนบ

6. บทสรุป

ข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับข้อต่อแบบเกลียวจำเป็นต้องเลือกอย่างเหมาะสมและการใช้เครื่องมือขันแน่นที่เป็นมาตรฐาน การควบคุมแรงบิดของโบลต์ที่มีประสิทธิภาพจะกำหนดความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพการซีลของผลิตภัณฑ์สำหรับชุดเกลียวแบบปิดผนึกโดยตรง การปฏิบัติตามตัวบ่งชี้แรงบิดทั้งหมดอย่างมีเสถียรภาพถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่สม่ำเสมอ