เกลียวสปริงการเชื่อมต่อเป็นวิธีการเชื่อมต่อขั้นพื้นฐานและใช้กันทั่วไปในการประกอบเครื่องจักรกล ในระหว่างการให้บริการ ตัวยึดมีแนวโน้มที่จะคลายตัวภายใต้อิทธิพลของการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ โหลดแบบสลับ แรงกระแทก และสภาพการทำงานอื่น ๆ ซึ่งจะลดความแม่นยำในการประกอบและความน่าเชื่อถือด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติงานของอุปกรณ์โดยตรง และยังส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิตอีกด้วย เอกสารนี้จะวิเคราะห์สาเหตุหลักของการคลายตัวของการเชื่อมต่อแบบเกลียวอย่างครอบคลุม และแนะนำโครงสร้างป้องกันการคลายตัวและมาตรการป้องกันที่ใช้กันทั่วไป โดยให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการใช้งานอย่างมีเหตุผลของการเชื่อมต่อแบบเกลียว

1 สาเหตุของการคลายการเชื่อมต่อตัวยึดแบบเกลียว

หลักการสำคัญของการเชื่อมต่อตัวยึดแบบเกลียวคือการบีบอัดและยึดชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อผ่านพรีโหลดตามแนวแกนที่เกิดจากการขันโบลต์ให้แน่น การลดทอนหรือความล้มเหลวของพรีโหลดตามแนวแกนหลังจากการขันโบลต์ให้แน่นหมายถึงการคลายการเชื่อมต่อแบบเกลียว สาเหตุหลักของการคลายการเชื่อมต่อแบบเกลียวสรุปได้ดังนี้:

1.1 ข้อบกพร่องในการออกแบบ

(1) การเลือกโบลต์ที่ไม่เหมาะสม

ในระหว่างสายฟ้าเมื่อขันให้แน่น แรงจับยึดของการเชื่อมต่อจะเพิ่มขึ้นตามค่าพรีโหลดของโบลต์ที่เพิ่มขึ้น เมื่อพรีโหลดถึงความแข็งแรงครากของวัสดุโบลต์ จะเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกบนโบลต์ ในกรณีนี้ การเพิ่มพรีโหลดอย่างต่อเนื่องจะทำให้แรงจับยึดเพิ่มขึ้นเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การขันแน่นมากเกินไปจะค่อยๆ ลดแรงจับยึด และส่งผลให้โบลต์แตกหักในที่สุด ดังนั้น ผู้ออกแบบจะต้องคำนวณแรงบิดในการขันโบลต์อย่างแม่นยำ และเลือกข้อกำหนดโบลต์ที่เหมาะสมและรูปแบบการเชื่อมต่อโดยพิจารณาจากน้ำหนักของชิ้นส่วน สภาพการทำงานของตลับลูกปืน ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย และพารามิเตอร์อื่น ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในการคลายและการแตกหักที่เกิดจากการเลือกที่ไม่เหมาะสม

(2) การออกแบบป้องกันการคลายที่ขาดหายไปหรือไม่สมเหตุสมผล

การเชื่อมต่อแบบเกลียวทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะการทำงานที่ซับซ้อน เช่น การสั่นสะเทือน โหลดไฟฟ้าสลับ และการกระแทก ในกรณีที่ไม่มีโครงสร้างป้องกันการคลายตัวที่มีประสิทธิภาพหรือมีแผนการป้องกันการคลายที่ไม่เหมาะสม อาจเกิดความล้มเหลว เช่น การคลายเกลียวและการหลุดของโบลท์และน็อตได้ ดังนั้น มาตรการป้องกันการคลายตัวที่เป็นเป้าหมายจะต้องได้รับการกำหนดค่าตามสภาพการทำงานของอุปกรณ์ในขั้นตอนการออกแบบผลิตภัณฑ์ เพื่อป้องกันความล้มเหลวในการเชื่อมต่อภายใต้สภาพการทำงานที่รุนแรง

1.2 พรีโหลดไม่เพียงพอ

พรีโหลดที่เกิดขึ้นหลังจากการขันโบลต์จะกำหนดผลการหนีบระหว่างชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อโดยตรง และพรีโหลดที่ไม่เพียงพอเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการคลายการเชื่อมต่อแบบเกลียว การประกอบแบบมาตรฐานกำหนดให้พรีโหลดของโบลต์ต้องอยู่ใกล้หรือถึงความแข็งแรงครากของวัสดุ เพื่อให้มั่นใจในความเสถียรในการเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม ในการผลิตและการประกอบจริง มีหลายปัจจัยที่นำไปสู่แรงบิดในการขันที่ต่ำกว่ามาตรฐาน ซึ่งรวมถึงกำลังปฏิบัติงานที่จำกัดของคนงานและเครื่องมือประกอบที่ไม่ตรงกัน นอกจากนี้ เอกสารกระบวนการบางฉบับไม่ได้ระบุแรงบิดในการขันโบลต์มาตรฐาน และไม่มีการติดตั้งเครื่องมือแรงบิดพิเศษที่สถานีประกอบ ผู้ปฏิบัติงานตัดสินสถานะการขันด้วยประสบการณ์และสัญชาตญาณเท่านั้น ส่งผลให้พรีโหลดโบลต์ไม่เพียงพอในบริเวณที่เสี่ยงต่อการสั่นสะเทือน และความเสียหายจากการคลายตัวหลังการใช้งานเป็นเวลานาน

1.4 เกิดการคลายตัวโดยการเปลี่ยนรูปแบบการกดทับของพื้นผิวแบริ่ง

เมื่อพื้นผิวลูกปืนของสลักเกลียวและถั่วและพื้นผิวสัมผัสของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกันจะรับแรงอัด ความเครียดเฉพาะที่มากเกินไปจะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติก เช่น การยุบตัวของพื้นผิวและการยุบตัว การเสียรูปของพื้นผิวแบริ่งส่งผลโดยตรงต่อการลดทอนหรือการสูญเสียพรีโหลดของโบลต์ที่มีประสิทธิภาพ เพิ่มระยะห่างที่พอดีของการเชื่อมต่อแบบเกลียว และในที่สุดทำให้เกิดการคลายตัวของตัวยึด

1.4 กระบวนการประกอบที่ไม่ได้มาตรฐาน

สำหรับโครงสร้างการประกอบที่มีโบลต์หลายตัวกระจายอยู่เป็นประจำ การขาดข้อกำหนดจำเพาะของกระบวนการขันแน่นที่เป็นมาตรฐานจะทำให้เกิดความเครียดที่ไม่สมดุลและความแน่นของโบลต์แต่ละตัวไม่สอดคล้องกัน เนื่องจากลำดับการขันที่ไม่เป็นระเบียบเมื่อผู้ปฏิบัติงานทำงานด้วยประสบการณ์ล้วนๆ ส่งผลให้การเชื่อมต่อหลุด ตัวอย่างเช่น สลักเกลียวยึดแบบกระจายสี่เหลี่ยมจะต้องขันให้แน่นในแนวทแยงและในหลายรอบเพื่อให้แน่ใจว่าสลักเกลียวทั้งหมดมีความเค้นสม่ำเสมอ กระบวนการประกอบที่ไม่ได้มาตรฐานไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการคลายตัวของโบลต์เท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การเสียรูปของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่ออยู่ และความแม่นยำในการประกอบที่ไม่อยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน เนื่องจากการกระจายความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอ

1.5 ข้อบกพร่องด้านคุณภาพการประมวลผลของชิ้นส่วน

ความแม่นยำในการตัดเฉือนของรูเกลียวและรูยึดโบลต์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการประกอบและผลพรีโหลดของการเชื่อมต่อแบบเกลียว การเบี่ยงเบนของรูรับแสงเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการคลายตัว: รูที่มีขนาดเล็กเกินไปทำให้เกิดปัญหาในการประกอบและการขันเกลียวไม่เพียงพอ รูขนาดใหญ่ช่วยลดพื้นที่สัมผัสระหว่างสลักเกลียว/น็อตพื้นผิวแบริ่งและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดเฉพาะที่และการเสียรูปของการกดทับ ซึ่งทำลายสภาวะการขันแน่นล่วงหน้า และส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการคลายตัวของตัวยึดในที่สุด

โครงสร้างป้องกันการคลายทั่วไป 2 แบบสำหรับการเชื่อมต่อแบบเกลียว

ตามหลักการทำงาน โครงสร้างป้องกันการคลายตัวสำหรับการเชื่อมต่อแบบเกลียวแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ การป้องกันการคลายตัวของแรงเสียดทาน การป้องกันการคลายตัวทางกล และการป้องกันการคลายตัวแบบถาวร หลักการทำงานและสถานการณ์การใช้งานแต่ละประเภทมีดังนี้: