Комбинированный метод контроля резьбовых соединений

На момент затяжки резьбовых сое­динений существенное влияние оказы­вает коэффициент трения, который, в свою очередь, зависит от чистоты сопрягаемых поверхностей крепежных деталей, условий их смазки, материала покрытия, податливости соединения, деформации сопрягаемых деталей, ско­рости заворачивания и других фак­торов. В частности, выяснено, что пе­рестановка гаек и шайб крепления головки цилиндров на двигателях ЗМЗ вызывает увеличение момента за­тяжки на 5—18 % при одних и тех же условиях их сборки, а загряз­нение крепежных изделий способствует увеличению момента трения при за­тяжке на 6—15 %.

На автотранспортных предприятиях распространены такие методы контроля степени затяжки резьбовых соединений, как измерение крутящего момента, удлинения болта (шпильки) и другие (см. таблицу).

Крутящий момент контролируется с помощью динамометрических или пре­дельных ключей. Этому методу свой­ственна значительная погрешность ±(25—35)%, поскольку усилие зави­сит от трения на витках резьбы и на опорной поверхности (между гай­кой и шайбой). Болтовые соединения, затянутые с одним и тем же кру­тящим моментом, фактически могут быть нагружены различным усилием. Следует помнить, что с увеличением скорости заворачивания коэффициент трения в резьбовых соединениях резко уменьшается, и это приводит при не­равномерном вращении ключа к зна­чительному разбросу величин усилия затяжки.

Результаты контроля по углу пово­рота не зависят от трения. Однако необходимо вычислять податливость стягиваемых деталей, определять на­чальный угол, при котором полностью устраняется зазор в соединении дета­лей. Метод не пригоден для контроля соединений с короткими болтами, так как в этом случае мал расчетный угол поворота гайки.

Наиболее точно усилие контро­лируется при измерении удлинения болта или шпильки (применяется при затяжке подшипников коленчатого вала дизельных двигателей). Широкому применению метода препятствует кон­структивная сложность многих узлов.

При комбинированном методе резь­бовое соединение сначала затягивают до нулевого положения с помощью динамометрического ключа, потом уси­лие затяжки контролируют по углу поворота гайки. Результаты экспери­ментов показывают, что затяжка сопря­гаемых деталей двигателей ЗМЗ и ГАЗ до нулевого положения возможна с помощью динамометрического ключа с моментом (0,2...0,3)М3, где М3 — максимальный момент затяжки (по технологической документации). Усилие затяжки не зависит от коэффици­ента трения в соединении, а макси­мальная погрешность при сборке го­ловки цилиндров, подшипников колен­чатого вала и других сопряжений двигателей ЗМЗ и ГАЗ не превышает ±12%.

Комбинированный способ затяжки резьбовых соединений можно осущест­вить с помощью динамометрического ключа (а.с. 1202845, БИ, 1986, № 1), который в дальнейшем модернизиро­ван (рис. 1). На корпусе 15 ключа закреплены переходной немагнитный стержень 16, рукоятки 14 и стер­жень 13. На стержне закреплен корпус 17 с магнитной стрелкой 2 на оси 3. Про­зрачная крышка / корпуса совмещена с лимбом 4, на котором нанесена шка­ла 18. Механизм предельного момента состоит из цанги 7, лепестки 6 кото­рой размещены на стержне 13, гайки-фиксатора 5, перемещающейся вдоль лепестков, и наконечника 8 с кулачком 9, размещенным между лепестками. Ку­лачок зафиксирован от осевого пере­мещения полувтулками 10. Цанга 7 име­ет резьбовые участки 11 и /2, по кото­рым перемещается гайка 5.

Стержень 16, корпус /7, винты крепления и лимб 4 изготовлены из алюми­ния, чтобы исключить их влияние на магнитную стрелку 6. Кроме того, дли­на стержня 16 должна быть не менее 150—170 мм, чтобы предохранить маг­нитную стрелку от воздействия со сто­роны стального корпуса ключа.

dhdhudhndhnydhdhndh140

Рис. 1. Динамометрический ключ:

1 — крышка; 2 — магнитная стрелка; 3 — ось иглы; 4 — лимб; 5 — гайка-фиксатор; 6 — лепестки цан­ги; 7 — цанга; 8 — наконечник; 9 — кулачки; 10— втулки; 11, 12 — резьбовые участки; 13 — стер­жень ключа; 14—рукоятка ключа; 15 —корпус; 16 — стержень прибора; 1 7 — корпус прибора; 18 —

dhdhudhndhnydhdhndh141

Рис. 2. Зависимость максимальной (1) и мини­мальной (2) величины момента затяжки шпилек крепления головки цилиндров двигателей ЗМЗ-24 от угла поворота гайки (при одном усилии за­тяжки)

Методы контроля резьбовых соединений на АТП

Методы контроля

Погрешность,0/

Преимущества

Недостатки

Измерение:

крутящего момента

±25... .35

Простота и высокая произ­водительность

Большая погрешность

удлинения болта (шпильки)

±3...5

Высокая точность

Сложность измерения и не высокая производитель­ность

По срыву резьбы

±20... .25

Не требуется измерения мо­мента

Сложность изготовления гаек и неэкономичность

По углу поворота гайки

±15... .22

Простота, высокая произ­водительность

Сложность вычисления по­датливости и начального угла затяжки

Комбинированный

±8... .12

Простота, высокая произ­водительность, достаточ­ная точность

Проведение эксперимен­тальной работы по опреде­лению «нулевого положе­ния»

На наконечник 8 устанавливают га­ечную головку, которую надевают на резьбовое соединение детали, при этом гайка 5 расположена на резьбовом уча­стке 12, т. е. предельный механизм клю­ча находится в рабочем состоянии. Вра­щая ключ за рукоятки, затягивают резь­бовое соединение до срабатывания ме­ханизма предельного момента (слышны щелчки, так как кулачок 9 проскаль­зывает в лепестках цанги 11]. Для уве­личения момента затяжки необходимо переместить гайку 5 на резьбовой уча­сток У/, чем достигается стопорение предельного механизма ключа. Вращая крышку / корпуса /7, а вместе с ней и лимб 4 со шкалой, совмещают от­метку «О» со стрелкой. Теперь усилие затяжки определяют по шкале 10 при неподвижной стрелке.

Величину момента затяжки М3 и угол поворота гайки определяют по диаграм­ме М3=/(а°) для каждого ответствен­ного соединения (рис. 2). Например, затяжка шпилек (Ml 1X1) крепления головки цилиндров двигателя ЗМЗ-24 возможна в такой последовательности. Предварительную затяжку выполняют динамометрическим ключом с момен­том, равным 29,4 Н-м (3 кгс-м), а затем за два или три поворота гайки на угол 90° или 60° соответственно.