La conexión roscada se utiliza ampliamente en la conexión y fijación de piezas de productos debido a su bajo coste, estructura simple, cómodo desmontaje y montaje, conexión fiable y otras características.
Un tornillo suelto puede provocar que las piezas se aflojen con sonidos anormales, daños por caídas y otras situaciones, incluso poner en peligro la seguridad personal, y puede llegar a paralizar toda la planta de producción y hacer que la empresa sufra grandes pérdidas.
Entonces, ¿cuál es la causa principal de que se aflojen los tornillos?
Hoy, Yijin Solution llevará a cabo la investigación de la causa y el análisis de verificación, y resumirá las medidas antiaflojamiento correspondientes.
Análisis de causas
1. Pernos
Si la resistencia del material del perno es inferior a la norma, en el proceso de apriete, con el aumento de la fuerza de preapriete del perno, también aumenta la fuerza de apriete entre los componentes de la junta, y en este proceso se produce la deformación elástica del perno.
Cuando se alcanza el límite elástico, el perno comienza a deformarse plásticamente, y con el aumento de la fuerza de preapriete, el incremento de la fuerza de apriete se reduce o incluso no cambia, y luego se reduce gradualmente, lo que provoca el aflojamiento de los pernos.
Si el paso del tornillo no es razonable, aunque puede cumplir los requisitos de autobloqueo y antiaflojamiento, debido a que la fuerza de preapriete requerida por el conjunto de la junta es demasiado grande, el tornillo seleccionado bajo la acción de la fuerza de preapriete supera el límite, el diente del tornillo se daña (o el agujero del tornillo se daña), para aflojar el tornillo.
Si el tipo de perno es demasiado pequeño o el grado del perno es demasiado bajo, el perno no puede compensar la acción de la fuerza de tracción axial y la fuerza de cizallamiento radial entre los componentes de la junta bajo el estado de trabajo, y el ciclo repetido de la fuerza eventualmente hace que el perno se fatigue, se deforme plásticamente, la fuerza de pre-apriete se reduzca, y se produzca el aflojamiento de los pernos.
El tamaño de la rosca también afecta al tamaño de la precarga del tornillo obtenida, una rosca demasiado grande con un agujero roscado se ajusta demasiado, y el mismo par de apriete en el caso de una precarga pequeña, el efecto de apriete es bajo;
Cuando la rosca es demasiado pequeña y el agujero roscado es demasiado grande, el área de contacto del diente del tornillo en el par de roscas es demasiado pequeña, y el diente del tornillo bajo la misma fuerza de preapriete es demasiado grande, lo que puede provocar el colapso del diente del tornillo y su liberación tras la fuerza del ensamblaje de la junta.
2. Diseño
La fuerza de preapriete que puede alcanzar el tornillo en el proceso de apriete determina directamente la fuerza de sujeción entre dos piezas de unión.
El análisis mecánico de acoplamiento muestra que bajo la condición de carga estática, la rosca general cumple la condición de autobloqueo y no hará que los tornillos se aflojen.
Sin embargo, la carga variable, las vibraciones y los impactos son los principales factores que provocan el aflojamiento de los tornillos;
Los diseñadores no tienen plenamente en cuenta las condiciones reales de trabajo de este elemento, y fácil de aparecer los requisitos de diseño no puede cumplir con los requisitos de la situación, lo que resulta en el aflojamiento del perno.
Una compresión grave hará que la precarga del perno se reduzca o se pierda, lo que provocará el aflojamiento de la tuerca o el perno. La interfaz de contacto de la rosca suele ser irregular.
Después de la precarga, las roscas interior y exterior no pueden contactar completamente, y el cuerpo micro-convexo de la rosca interior (exterior) puede incrustarse en la zona cóncava de la rosca exterior (interior).
Bajo la acción de una fuerza externa periódica, se producirá el movimiento de microdeslizamiento recíproco de las roscas internas y externas, lo que provocará el desprendimiento del adhesivo y la pérdida de la fuerza de preapriete, lo que se denomina pérdida por desgaste por frotamiento.
Después del apriete, la fuerza de preapriete del perno producirá el colapso del punto convexo y la deformación plástica permanente, de modo que la longitud de apriete del perno se reducirá, y finalmente conducirá a la reducción de la fuerza de preapriete del perno.
3. Herramientas
El fallo de la herramienta es una de las principales causas de aflojamiento de los pernos. Una llave neumática es una herramienta habitual para el preapriete de pernos equipada por la empresa.
Tras la investigación, las principales razones del fallo de la llave neumática son las siguientes:
En primer lugar, el empleado no utiliza normalmente la herramienta, lo que provoca un desgaste anormal, como el impacto continuo de la llave neumática después de apretar el tornillo en su sitio;
La segunda es que el equipo de apoyo no se utilice correctamente o haya fallado, y la herramienta haya estado mucho tiempo en un entorno sin mantenimiento, como conectar directamente la llave neumática a la tubería de aire comprimido sin el triplete neumático.
La configuración inadecuada de las herramientas también es una de las causas del aflojamiento de los pernos. La empresa utiliza una llave dinamométrica de gran alcance para montar pernos de bajo par.
Dado que el valor de par de apriete correspondiente a cada escala es demasiado grande, no se puede captar el par de apriete preciso, y el par de apriete del tornillo puede ser insuficiente, lo que provocaría el aflojamiento del tornillo.
4. Operador
Los malos hábitos de trabajo del operario son una de las causas directas del aflojamiento de los tornillos. Después de la investigación, los malos hábitos de trabajo del operador se encuentran en muchos aspectos.
Uno de ellos es que el impacto continuo de la llave neumática se mantiene después de apretar el perno en su lugar, destruyendo la superficie de apoyo del conjunto de la junta (también puede ser la deformación de la almohadilla plana y el fracaso de la almohadilla de resorte);
La segunda es que el operario esté tomando atajos, no utilice llaves dinamométricas o no presione la rosca para apretar la cola o apriete los tornillos en un orden que no es necesario.
En tercer lugar, el conjunto del diagrama del operador es conveniente para cambiar a otros tipos de pernos.
5. Defectos de procesamiento y otros problemas
El biselado de los orificios de montaje de los pernos es demasiado grande, lo que puede ocurrir cuando el tamaño de los orificios de montaje es demasiado grande.
Además, la superficie del ensamblaje de la junta es desigual, por lo que el perno y el ensamblaje de la junta no encajan completamente, y no pueden jugar suficiente fricción;
Cuando se produce un deslizamiento relativo entre el perno y el conjunto de la junta, la superficie de la junta se desgasta, lo que acaba provocando una disminución de la precarga, con el consiguiente aflojamiento del perno.
Medidas contra la pérdida de pernos
Proceso de diseño
Considere plenamente la posición de instalación del perno de los requisitos de funcionamiento, teniendo en cuenta el peso del componente de unión, la carga, las normas de seguridad y otros factores, seleccione las especificaciones adecuadas del perno, analice y calcule con precisión el tamaño de la precarga, reserve suficiente espacio de trabajo para garantizar que la conexión del perno sea segura y fiable.
Adoptar un diseño de perno antiaflojamiento. En combinación con la situación real de la empresa, se puede seleccionar el siguiente diseño antiaflojamiento:
- El modo de cierre de la junta elástica;
- El modo de bloqueo de doble tuerca;
- Se adopta el modo de bloqueo de la tuerca de bloqueo de inserción no metálica.
- Modo de bloqueo mecánico con tuerca ranurada y clavija partida;
- Se adopta el método de bloqueo mediante la aplicación de cola de fijación de roscas.
Para evitar la deformación y el aflojamiento de la superficie de apoyo del conjunto de unión, se puede seleccionar un orificio pasante adecuado (orificio de tornillo), una combinación de junta adecuada, la selección del perno de brida y la optimización del material del conjunto de unión.
Si se utiliza el método de fijación “tornillo y tuerca”, es preferible soldar uno de ellos al conjunto de la junta.
Requisitos claros de montaje, configurar las herramientas y accesorios adecuados, para garantizar la coherencia de la producción, y eliminar los trabajadores por el sentimiento y la experiencia para juzgar el efecto de la operación.
Los requisitos específicos son los siguientes
- Apriete los tornillos 8.8 con una llave neumática;
- Cuando el deslizamiento del trinquete de la llave neumática suena 1 ~ 2 segundos, debe aflojar inmediatamente el botón de trabajo;
- Seleccione el engranaje de llave neumática adecuado según la tabla de pares de apriete recomendada para los pernos de grado;
- Los pernos de grado 9, grado 12.9 y con requisitos especiales se apretarán según el par de calibración con una llave dinamométrica;
- El plano del sentido de rotación del par debe ser perpendicular al sentido axial del tornillo;
- Aplique pegamento de fijación de roscas;
- Operar según la secuencia de montaje calibrada;
- Tras el montaje, queda un hueco alrededor de la superficie de la junta que pertenece a un fenómeno no cualificado.
- Proceso de producción
No se permite utilizar materiales con defectos de aspecto en las piezas críticas. En el proceso de mecanizado, se selecciona el macho de roscar correcto en función de los requisitos de precisión del orificio del tornillo y, a continuación, se sustituye a tiempo el macho de roscar con desgaste grave para eliminar los defectos de procesamiento y garantizar la calidad del orificio del tornillo.
En el proceso de soldadura y pintura, preste atención al blindaje de los orificios de los tornillos para evitar daños y contaminación de la rosca y afectar al efecto final del montaje.
Aplicar estrictamente los requisitos de diseño, de acuerdo con las disposiciones de la correcta utilización de herramientas y accesorios, eliminar los trabajadores por la sensación y la experiencia para juzgar el efecto de la operación.
Compruebe si la rosca está intacta antes del montaje, y compruebe si hay huecos alrededor de la superficie de la junta después del montaje.
Los nuevos empleados deben dominar las técnicas básicas de montaje antes de empezar a trabajar.
Pernos de uso común Tornillos Método de prevención de aflojamiento
Bloqueo por fricción
Doble tuerca antiaflojamiento, arandela elástica, tuerca autoblocante, etc.
1. Añadir una arandela plana
Una arandela se refiere a la parte entre la pieza de conexión y la tuerca, por lo general, un anillo de metal plano se utiliza para proteger la superficie de la pieza de conexión de la abrasión de la tuerca, y dispersa la presión de la tuerca en la pieza de conexión.
2. Añada una arandela plana y una arandela elástica
Las arandelas elásticas se utilizan ampliamente en estructuras portantes y no portantes de productos mecánicos en general. Son adecuadas para montar y desmontar piezas frecuentes, ¡pero la capacidad antiaflojamiento de las arandelas elásticas es muy baja!
3. Tuerca autoblocante
La tuerca común en el proceso de uso se debe a la vibración y otras razones, para evitar este fenómeno, la invención de la tuerca autoblocante.
Según la clasificación funcional del tipo de tuercas autoblocantes incrustadas en anillo de nylon, con cierre de cuello, más dispositivo metálico antiaflojamiento, son tuercas antiaflojamiento de tipo par efectivo.
Las contratuercas son difíciles de atornillar debido a su característica.
4. Tuerca doble antiaflojamiento
Anti-aflojamiento de tuercas dobles es de dos tuercas con la misma rotación en el apriete, y luego las dos tuercas de acuerdo con la dirección de la flecha en la imagen del tornillo, de modo que la fuerza superior entre las dos tuercas, de modo que la tuerca bajo la fricción y la arandela y la fricción con la segunda tuerca, doble fricción para lograr el efecto de pre-apriete.
5. Contratuerca del anillo elástico
Inserta fibra o nylon en la entrada del tornillo para aumentar la fricción.
Bloqueo mecánico
Pasador de chaveta y tuerca hexagonal ranurada, arandela de tope, cable de serie, etc.
Un método mecánico antirretorno es más fiable y debe utilizarse para las conexiones importantes.
1. Taladre un agujero en el tornillo y la tuerca y coloque una chaveta.
En la maquinaria, el pasador se utiliza principalmente para el posicionamiento de montaje y también se puede utilizar para la conexión, anti-afloje grado dispositivo de seguridad de sobrecarga de conexión de cizallamiento.
Los tipos de alfileres son alfileres cilíndricos, alfileres cónicos, alfileres con agujeros, alfileres partidos e imperdibles.
2. Tuercas redondas y arandela de lengüeta interna
Inserte la lengüeta interior de la arandela en la ranura del perno (eje), e inserte una de las lengüetas exteriores de la arandela en la ranura de la tuerca después de apretar la tuerca.
3. Arandela de pestaña interna
Después de apretar la tuerca, se dobla la arandela de tope de un solo bulón o de doble bulón y se presiona contra el lado de la tuerca y la pieza conectada, respectivamente, para evitar que se afloje.
Si dos pernos necesitan doble enclavamiento, pueden utilizarse juntas de doble tope.
4. Serie de alambre de acero Anti-Loose
Introduce el alambre de acero de bajo contenido en carbono en el orificio de la cabeza del tornillo y conecta los tornillos en serie, de modo que se frenen entre sí.
Esta estructura requiere prestar atención a la dirección de penetración del alambre.
Bloqueo permanente
Soldadura por puntos, remachado, unión, etc.
Además, hay otras maneras de evitar la pérdida, tales como: en la rosca del tornillo recubierto con adhesivo líquido, en el extremo de la tuerca incrustado anillo de nylon, remachado punzonado aflojamiento. El antiaflojamiento mecánico y por fricción se denomina antiaflojamiento desmontable, y el antiaflojamiento permanente se denomina antiaflojamiento no desmontable.
1. Método de punzonado para evitar el aflojamiento
La rosca del tornillo se destruye en el extremo de la rosca después de apretar la tuerca.
2. Líquido de bloqueo de tuercas
Aplique la solución antiaflojamiento de tuercas en el lugar de apriete del tornillo y, a continuación, atornille la tuerca. Tras el autocurado, el efecto antiaflojamiento es bueno.
Más información
Principio de la contratuerca
Contratuerca, la tuerca auto-apretante es una tuerca anti-aflojamiento de fijación común, su principio es muy simple, el extremo de la punta del diente tradicional de 60 grados tiene una cuña de 30 grados, esta estructura hace que el perno se apriete con la tuerca, y las roscas Yin y Yang obtendrán una mayor fricción que la rosca tradicional, por lo que tiene un buen efecto anti-aflojamiento.
Aunque la tuerca de seguridad puede ser una buena solución al problema de la facilidad de aflojamiento de la tuerca, en uso si no se presta atención y mantenimiento, mantenimiento regular, la tuerca anti-aflojamiento también aparecerá a diferentes problemas debido a sus deficiencias, por lo que los siguientes detalles para que usted introduzca varias maneras de prevenir la tuerca floja para evitar que se afloje.
Conclusión
En condiciones de trabajo complejas, la prevención del aflojamiento de tornillos debe tener en cuenta muchos factores. Las medidas de prevención del aflojamiento de pernos no son únicas, sino que pueden ser una combinación de varios métodos.
Sólo identificando la causa raíz del aflojamiento de los pernos se pueden seleccionar los métodos de prevención del aflojamiento adecuados a las condiciones locales.
Este artículo tiene por objeto principalmente el proceso de montaje del equipo antes de la entrega de análisis de la investigación, el análisis estadístico de varios aspectos de las razones, y presenta algunos métodos eficaces de bloqueo de roscas, estos métodos se han aplicado en el lugar, y la promoción y los efectos de bloqueo son buenos.
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Gracias por su lectura.
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Gavin Yi
Gavin Yi es un destacado líder en fabricación de precisión y tecnología CNC. Como colaborador habitual de las revistas Modern Machine Shop y American Machinist, comparte sus conocimientos sobre procesos de mecanizado avanzados e integración de Industria 4.0. Sus investigaciones sobre optimización de procesos se han publicado en Journal of Manufacturing Science and Engineering e International Journal of Machine Tools and Manufacture.
Gavin forma parte de la junta de la National Tooling & Machining Association (NTMA) y con frecuencia realiza presentaciones en la International Manufacturing Technology Show (IMTS). Cuenta con certificaciones de las principales instituciones de formación en CNC, incluido el programa de fabricación avanzada de la Goodwin University. Bajo su dirección, Shenzhen Yijin Solution colabora con DMG Mori y Haas Automation para impulsar la innovación en la fabricación de precisión.
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