Środki zapobiegające poluzowaniu połączeń gwintowych wybranych przez elementy złączne

Połączenie gwintowe może poluzować się pod wpływem zmiennego obciążenia, wibracji i wstrząsów, a także w przypadku znacznych zmian temperatury roboczej. Siła wstępnego dokręcania połączenia jest zmniejszona lub nawet utracona z powodu poluzowania, tak że nie można zagwarantować szczelności połączenia, a nawet połączenie zostanie poluzowane lub części połączenia zostaną przedwcześnie zużyte, co ostatecznie spowoduje poważne wypadki takie jak maszyny lub urządzenia.

(1) Zasada luzowania

Generalnie w śrubach i nakrętkach stosuje się zwykłe gwinty, ponieważ pod obciążeniem statycznym kąt natarcia gwintu jest mniejszy niż równoważny kąt tarcia pary gwintów. Dlatego para gwintów śruba-nakrętka spełnia warunek samoblokowania i po dokręceniu dodaje się tarcie między nakrętką (lub śrubą) a powierzchnią nośną łączonej części lub podkładki. Dlatego też, jeśli powierzchnia nośna nie zostanie zbyt głęboko ściśnięta, może znajdować się pod obciążeniem statycznym. Upewnij się, że połączenie nie jest luźne.

Gdy nakrętka zacznie się odkręcać, należy pokonać przeszkodę w postaci momentu obrotowego gwintu i momentu obrotowego powierzchni podpierającej nakrętki. Pod działaniem siły wstępnego dokręcenia śruby Qp całkowity moment obrotowy T zapobiegający poluzowaniu nakrętki zrównuje moment odkręcania nakrętki, a T jest w przybliżeniu równy 80% momentu dokręcającego T. Można uznać, że w przypadku połączenia śrubowego dokręconego momentem T, o ile moment odkręcania działający na nakrętkę lub łeb śruby nie jest większy niż 0,8 T, połączenie nie ulegnie poluzowaniu. Jednakże pod wpływem zmiennego obciążenia, wibracji i uderzeń współczynnik tarcia pary gwintów gwałtownie spada, a opór tarcia pomiędzy parą gwintów a powierzchnią nośną nakrętki natychmiast zanika. Para gwintów nie może spełnić warunku samoblokowania i ma niewielki poślizg, co powoduje obracanie się nakrętki. Takie wielokrotne powtórzenia spowodują poluzowanie połączenia śrubowego.

W połączeniu śruby napinającej, gdzie nakrętka jest ściskana, pod wpływem naprężenia osnowa nakrętki rozszerza się promieniowo w wyniku promieniowej składowej nadciśnienia na bokach gwintu; podczas gdy pręt śruby kurczy się promieniowo, więc para gwintów Sos sojowy lekko się ślizga. Doświadczenia wykazały, że przy takim promieniowym poślizgu względnym łatwo jest uzyskać styczne przesunięcie nakrętki względem obrotu śruby. Powtarzające się występowanie tego zjawiska spowoduje poluzowanie połączenia.

Powyżej przedstawiono dwie analizy dotyczące zasady ruchu śrub od ślizgania się w wyniku obrotu, do obracania się pod działaniem obciążenia rozciągającego, aż do poluzowania połączenia.

Ponadto, nawet jeśli nakrętka się nie obraca, powierzchnia nośna nakrętki i łba śruby oraz połączonej części lub podkładki będą powodować ściskanie pierścienia z tworzywa sztucznego w wyniku nadmiernego ciśnienia, a to odkształcenie plastyczne może nadal występować podczas użytkowania, powodując zmniejszenie siły wstępnego dokręcania połączenia może również spowodować poluzowanie połączenia.

W połączeniu śrubowym występują także wzajemne powierzchnie styku (takie jak boki gwintu, powierzchnie nośne, wzajemne powierzchnie styku łączonych części) na skutek chropowatości, pofałdowań, błędów kształtu itp., które lokalnie odkształcają się podczas dokręcania, i są w użyciu. Ze względu na kumulację sił zewnętrznych w środku, część odkształceń będzie w dalszym ciągu rozwijać się, co również spowoduje poluzowanie połączenia. W przypadku konkretnego połączenia śrubowego jego poluzowanie może być spowodowane różnymi czynnikami, dlatego też istnieje kilka zasad luzowania, z których wyróżnia się pierwotne i wtórne. Dlatego należy podjąć środki, aby zapobiec poluzowaniu połączenia śrubowego pod wpływem różnych czynników, a zasadniczo chodzi o to, aby zapobiec względnemu ruchowi pary gwintów w kierunku luzowania. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie napięcia wstępnego jest korzystne, aby zapobiec poluzowaniu. Innym przykładem jest przezwyciężenie wyżej wymienionych dwóch powszechnych metod luzowania na skutek odkształcenia plastycznego poprzez zastosowanie dużych podkładek w celu zmniejszenia ciśnienia i ponowne dokręcenie nakrętki po pewnym czasie, gdy połączenie działało przez pewien czas, aby wyeliminować poluzowanie