Co naprawdę dzieje się z połączeniem śrubowym w momencie obrotu?
Nord-LockWiększość awarii połączeń gwintowanych nie następuje gwałtownie – jest efektem stopniowego spadku napięcia wstępnego (preload). Zjawisko to występuje pod wpływem obciążeń dynamicznych, drgań oraz nakładających się procesów osiadania i relaksacji naprężeń. Z punktu widzenia inżynierii kluczowe jest jednak pytanie: co dzieje się w ułamku sekundy, gdy śruba zaczyna wykonywać pierwszy ruch obrotowy?
Granica skuteczności zabezpieczeń tarciowych
W tradycyjnych i niezabezpieczonych połączeniach śrubowych jedyną barierą chroniącą przed wykręceniem jest tarcie na gwincie i pod łbem śruby. Klasyczne elementy zabezpieczające (np. podkładki sprężyste, ząbkowane czy nakrętki z wkładką poliamidową) w rzeczywistości jedynie zwiększają współczynnik tarcia.
Gdy obciążenia dynamiczne przekroczą opór tarcia, rozpoczyna się mikro-poślizg. W tym momencie współczynnik tarcia kinetycznego spada poniżej wartości tarcia statycznego. Do wywołania dalszego obrotu potrzebna jest już znacznie mniejsza siła, co prowadzi do błyskawicznej i całkowitej utraty napięcia wstępnego, a w konsekwencji do kosztownego przestoju linii lub zagrożenia bezpieczeństwa.
Geometria zamiast tarcia: Mechanizm Wedge-Locking
Alternatywnym podejściem, rozwiązującym problem u zarania jego powstania, jest mechaniczne blokowanie klinowe. Podkładki samoklinujące Nord-Lock® nie opierają swojej skuteczności na tarciu, lecz na prostym prawidłem fizyki i geometrii.
System składa się z pary podkładek wyposażonych w krzywki po stronie wewnętrznej oraz ząbki radialne po stronach zewnętrznych. Kluczowym parametrem konstrukcyjnym jest kąt nachylenia krzywek α, który jest większy niż podziałka gwintu śruby β.
Gdy pod wpływem drgań pojawia się tendencja do obrotu:
- Ząbki radialne mocno wciskają się w powierzchnię łączoną i łeb śruby, zmuszając ruch do zachodzenia wyłącznie między krzywkami podkładek.
- Z racji tego, że kąt α > β, jakikolwiek próbny obrót wymusza rozszerzenie pary podkładek w osi śruby.
- W efekcie śruba ulega dodatkowemu wydłużeniu elastycznemu, co powoduje wzrost napięcia wstępnego, który skutecznie blokuje dalszy ruch obrotowy.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Zamiast przeciwdziałać samoczynnemu odkręcaniu za pomocą niestabilnego tarcia, technologia samoklinująca Nord-Lock® wykorzystuje sam początkowy ruch obrotowy, aby zapobiec utracie napięcia wstępnego i odkręceniu śruby.
Nord-LockZobacz różnicę na własne oczy
Jak zachowują się poszczególne zabezpieczenia w warunkach skrajnych obciążeń dynamicznych? Odwiedź stronę www.nord-lock.com,aby obejrzeć nagranie z testu wibracyjnego na aparacie Junkera (zgodnie z normą DIN 65151) i skonsultuj swój projekt z inżynierami firmy.
Artykuł powstał na podstawie materiałów firmy Nord-Lock.
