Beth sy'n Pennu Dosbarthiad Torque Bolt a Chyfernod Ffrithiant?

Fel dangosydd craidd ar gyfer rheoli grym clampio bollt, y gwir amdani yw bod y rhan fwyaf o'r torque tynhau yn cael ei golli trwy ffrithiant, gyda dim ond cyfran fach wedi'i drawsnewid yn rym clampio. Felly, pa ffactorau sy'n pennu dosbarthiad torque bollt yn y pen draw a maint y cyfernod ffrithiant? Heddiw, bydd golygydd Jiangsu Jinrui yn rhannu astudiaeth empirig yn seiliedig ar ddadansoddiad microtopograffeg, sy'n datgelu'r ffactorau allweddol sy'n dylanwadu ar ddosbarthiad torque bollt a chyfernod ffrithiant, gan ddarparu sylfaen gref ar gyfer sicrhau cau dibynadwyedd uchel.

1. Cyfernod Friction a Dosbarthiad Torque

Wrth dynhau bollt, ni ddefnyddir y trorym mewnbwn yn gyfan gwbl i ymestyn y bollt a chynhyrchu grym clampio. Mewn gwirionedd, mae'r torque yn cael ei ddosbarthu ymhlith tri llwybr defnydd:

Ffrithiant edau: Mae ffrithiant yn digwydd yn yr ardal gyswllt edau rhwng y bollt a'r cnau, gan ddefnyddio llawer iawn o torque;

Ffrithiant wyneb dwyn: Mae ffrithiant hefyd yn bodoli rhwng y pen bollt a'r golchwr neu wyneb y gydran gysylltiedig, ac mae'r torque a ddefnyddir yn y rhan hon yn cyfrif am gyfran fwy;

Effaith ongl arweiniol edau (hy, cydran rhaglwytho effeithiol): Dim ond y rhan hon o'r torque sy'n cael ei ddefnyddio'n wirioneddol i ymestyn y bollt a thrwy hynny ffurfio grym clampio.

Mae astudiaethau wedi dangos bod tua 85% i 90% o'r trorym yn cael ei ddefnyddio i oresgyn ffrithiant, a dim ond tua 10% sy'n cael ei drawsnewid yn rym tynnol bollt.

Mae hyn yn golygu, unwaith y bydd y cyfernod ffrithiant yn newid, bydd yr effeithlonrwydd trosi torque yn newid yn unol â hynny, gan arwain at wahaniaeth posibl o fwy na dwbl yn y grym clampio a gynhyrchir o dan yr un torque. Felly, mae'n annibynadwy cloi'r grym clampio trwy torque yn unig.

2. Dyluniad y Cynllun

Er mwyn archwilio'n ddwfn y ffactorau craidd sy'n pennu dosbarthiad torque bollt a chyfernod ffrithiant, dyluniodd Labordy Tribology École Centrale de Lyon yn Ffrainc gynllun arbrofol systematig. Nod craidd y cynllun hwn yw cyfuno profion mecanyddol â dadansoddiad microtopograffeg arwyneb i sefydlu perthynas achosol rhwng ymddygiad ffrithiant a microstrwythur.

Cynhaliwyd yr arbrawf yn unol â safon ISO 16047 ar gyfer profi grym clampio trorym. Roedd y bolltau a ddefnyddiwyd o fanyleb M10 × 60, wedi'u gwneud o ddur 30MnB4, a oedd â phennau oer, edau-wedi'u rholio, ac yna'n electrogalfanedig. Cofnodwyd gwerthoedd penodol torque cyfanswm yn fanwl, tra bod torque edau a torque arwyneb dwyn wedi'u gwahanu i gyfrifo'r cyfernod ffrithiant yn gywir a dadansoddi'r gyfraith dosbarthu torque. Defnyddiwyd technoleg sganio topograffi tri dimensiwn i dynnu paramedrau cysylltiedig â garwedd, a chymharwyd y newidiadau paramedr cyn ac ar ôl tynhau i archwilio'r gydberthynas gynhenid ​​rhwng ymddygiad ffrithiant a microtopograffeg. Mae'r dyluniad hwn nid yn unig yn ystyried perfformiad mecanyddol ond hefyd yn ymchwilio i'r lefel ficro, gan ddatgelu'r rhesymau sylfaenol dros newidiadau mewn dosbarthiad torque bollt a chyfernod ffrithiant.

3. Dull Gwirio Prawf

Yn seiliedig ar y cynllun uchod, adeiladwyd dyfais brawf sy'n cydymffurfio â safon ISO 16047, a all fesur torque a grym clampio yn gywir. Mae'r broses brawf yn cynnwys y dolenni canlynol:

Gosod a llwytho bolltau: Gosodwch y bollt ar fainc prawf safonol, gosod trorym gosodedig, a chofnodwch werthoedd trorym cyfanswm, trorym edau, trorym wyneb dwyn, a grym clampio;

Mesur gwahanu ffrithiant: Ffrithiant edau ar wahân o ffrithiant wyneb dwyn trwy strwythur arbennig y ddyfais a'r synwyryddion i sicrhau cywirdeb cyfrifo cyfernod ffrithiant;

Trefniant sganio topograffeg: Cyn ac ar ôl pob gweithrediad tynhau, gwnewch sganio tri dimensiwn ar wyneb dwyn y pen bollt a'r wyneb golchwr i ddal gwybodaeth nodwedd lefel micron;

Echdynnu a dadansoddi paramedrau: Tynnwch garwedd-paramedrau cysylltiedig a'u cyfuno â data ffrithiant i ddadansoddi'r berthynas gyfatebol rhwng newidiadau topograffi arwyneb ac ymddygiad ffrithiant.

Mae'r ffigur isod yn dangos strwythur y fainc prawf a safleoedd penodol y pwyntiau mesur.

4. Dadansoddiad o Ganlyniadau Topograffeg

Datgelodd data'r prawf nifer o ffenomenau allweddol sy'n helpu i ddeall yn ddwfn y ffactorau sylfaenol sy'n pennu dosbarthiad trorym a chyfernod ffrithiant:

4.1 Newidiadau Dynamig i Gyfernod Ffrithiant

Yn ystod y broses dynhau, nid yw'r cyfernod ffrithiant yn gyson ond mae'n newid yn barhaus gyda'r cyflwr cyswllt. Yn gyffredinol, mae cyfernod ffrithiant yr arwyneb dwyn tua 44% yn uwch na'r cyfernod ffrithiant edau, sy'n nodi bod y rhan fwyaf o'r torque yn cael ei fwyta ar yr wyneb dwyn yn hytrach na'r wyneb edau.

4.2 Gwasgaredd Torque Sylweddol

Hyd yn oed pan osodir yr un targed grym clampio, gall y gwahaniaeth yn y torque gofynnol fod bron yn ddwbl. Er enghraifft, mae angen torque o 96.7 Nm ar rai bolltau, tra bod eraill ond angen 54.5 Nm. Mae'r gwasgaredd hwn o werthoedd trorym yn cael ei achosi'n uniongyrchol gan ansefydlogrwydd y cyfernod ffrithiant.

4.3 Esblygiad Sylweddol Topograffeg Wyneb

Mae'r canlyniadau sganio tri dimensiwn yn dangos bod paramedrau garwedd yr arwyneb dwyn wedi cael newidiadau sylweddol:

Gostyngodd sgwār (garwedd sgwâr cymedrig gwraidd) o tua 5.3 μm i 1.04 μm, a daeth yr wyneb yn llyfnach;

Trodd Ssk (sgiwness) yn negyddol, gan ddangos newid yn nosbarthiad copaon arwyneb a dyffrynnoedd, gyda mwy o ddeunydd wedi'i ganoli ym mhwyntiau isel (cymoedd) yr wyneb, a daeth nodweddion y pwll yn fwy amlwg;

Cynyddodd gwerth Sku (kurtosis), sy'n golygu bod y gallu dwyn arwyneb wedi'i wella.

Mae'r newidiadau hyn yn dangos, yn ystod y broses dynhau, bod yr wyneb yn cael ei ddadffurfiad plastig, mae'r ardal gyswllt go iawn yn cynyddu, ac mae'r ymddygiad ffrithiant yn newid yn unol â hynny. Mae'r ffigur isod yn dangos topograffeg tri dimensiwn arwyneb dwyn y pen bollt cyn ac ar ôl tynhau: cyn tynhau, mae'r wyneb yn cyflwyno strwythur dyffryn brig garw amlwg; ar ôl tynhau, mae'r brigau garw yn cael eu cneifio, mae'r wyneb yn dueddol o fod yn wastad, ac mae'r cyfeiriadedd yn fwy amlwg. Mae hyn yn dangos bod ffrithiant nid yn unig yn defnyddio ynni ond hefyd yn ail-lunio'r strwythur wyneb ar y lefel ficro.

Mae'r ffigur isod yn nodi'n glir y marciau ffrithiant a'r mannau dadffurfiad plastig ar yr wyneb dwyn trwy arsylwi microsgopig: mae crafiadau sylweddol mewn rhai ardaloedd, ac mae cyfeiriad ymestyn y crafiadau yn gyson â chyfeiriad cylchdroi'r bollt, gan nodi bod ffrithiant wedi achosi llif deunydd a difrod arwyneb.

Mae'r ffigur isod yn cyflwyno nodweddion anwastad cyswllt arwyneb dwyn: mae'r ardal gyswllt wirioneddol yn llawer llai na'r ardal enwol, ac mae'r llwyth wedi'i grynhoi mewn ychydig o feysydd micro, gan arwain at gyflyrau straen uchel lleol ac anffurfiad plastig. Y cyswllt anwastad hwn yw'r ffactor allweddol sy'n achosi amrywiadau yn y cyfernod ffrithiant.