Рис. Böllhof, Gedore, Würth, архивы
Система ремонта поврежденных резьбовых патрубков с использованием спиральной накладки
В дорожных транспортных средствах детали всех механизмов обычно соединяются болтами. Это допускает многократный снос, но при неправильной установке также может привести к серьезным сбоям.
Болтовые соединения в двигателях внутреннего сгорания и их комплектующих, а также в различных частях систем трансмиссии имеют тенденцию к саморазрыву, поскольку они работают при переменных нагрузках и / или участвуют в вибрациях соединенных элементов. Винт в физическом смысле представляет собой разновидность наклонной намотки на цилиндр, то есть простую машину с обратимым действием. При затягивании соединения усилие, приложенное тангенциально к окружности цилиндра, делится на две составляющие, первая из которых действует вдоль оси винта, вызывая натяжение его сердечника, а другая вызывает взаимное скользящее движение резьбы наружной и внутренней резьбы.
Рис.: Кинематика резьбы на примере одного оборота: S - касательная сила к болтовому контуру; Q - сила, действующая вдоль оси болта; O, O '- точки, определяющие ось болта; М, М1, М2 - точки, определяющие вращение нити
Рис.: Линия спирали в виде наклонной плоскости намотана на ролик
Рис.: Основные размеры резьбового соединения
Пропорции между этими силами зависят от угла наклона наклонной плоскости, то есть от шага резьбы. Чем меньше шаг резьбы, тем больше сила вращения винта, чтобы затянуть его.
В противоположной ситуации сила, действующая на винт в направлении, соответствующем его оси, делится на компонент, прижимающий витки взаимодействующих резьб, и компонент, заставляющий винт вращаться. Чем больше шаг резьбы, тем больше усилие, нагружающее винт, действует в направлении, касательном к окружности его цилиндра, то есть оно вызывает отвинчивание соединения.
Правильная сборка винтовых соединений
Стабильное состояние резьбового соединения, необходимое для его правильного функционирования, требует закрепления винта от самораскручивания. Если только начальное натяжение, создаваемое во время сборки соединения, действует вдоль оси болта и вибрации, которые могут привести к смещению резьбы - все, что вам нужно сделать, это зафиксировать винт (или гайку) от поворота. Для этого используются различные виды пружинных шайб и вкладышей с фрикционными гайками, которые прилипают к резьбе винта. Для соединений, подвергающихся интенсивным и переменным внешним нагрузкам (например, при монтаже головок двигателей и корпусов коленчатых валов), эти средства защиты неэффективны, поскольку они не обеспечивают возврата болта в исходное положение после возможного кратковременного углового смещения, вызванного продольной нагрузкой на сердечник. Единственный правильный метод защиты в этом случае - инициировать соответствующую предварительную нагрузку болта, которая способна компенсировать осевые внешние нагрузки благодаря своей эластичности.
Конструктор данного механизма получает этот эффект путем соответствующего выбора таких параметров резьбового соединения, как номинальный диаметр болта, шаг его резьбы, прочностные характеристики сердечника и значение его начального натяжения при полном затягивании. Поэтому во время выполнения ремонта при замене болтов необходимо сохранить все перечисленные здесь параметры качества. Напряжение в сердечнике не может быть измерено непосредственно в мастерской, поэтому в инструкциях по ремонту соответствующее значение крутящего момента, которое регулировалось с помощью динамометрического ключа, было определено в прошлом.
Рис.: Наиболее часто используемые сечения резьбы
Рис. Типичные винтовые соединения.Слева: болт с гайкой, винт, двухсторонний винт (штифт)
Рис. Статическая защита болта и гайки
Для более новых конструкций двигателей этот метод оказался слишком неточным. По мере увеличения напряжения в сердечнике увеличивается трение между поверхностями резьбовых соединений, которые взаимодействуют друг с другом (резьба внутренней и наружной резьбы, а также опорные поверхности болтов и гаек). Часть крутящего момента, используемого для преодоления этого трения, трудно определить однозначно, поскольку она зависит от гладкости взаимодействующих поверхностей трения, точности нарезания резьбы и их возможного покрытия различными типами смазок. Поэтому в настоящее время все чаще используется принцип двухступенчатого затягивания: на первом этапе натяжения винт используется для измерения крутящего момента с помощью динамометрического ключа, а затем возникает необходимость в использовании ключа со встроенным транспортиром для дальнейшего вращения болта или гайки на определенный угол.
Типы винтов, используемых в транспортных средствах
Стандартные соединения выполняются с использованием классических болтов с шестигранной головкой и шестигранных гаек или винтов с плоской или крестовой отверткой. В них используются преимущественно тонкие метрические нити (с уменьшенным шагом). Нормальные резьбы (стандартный ход) встречаются только в менее надежных соединениях, например, при креплении элементов панелей кузова, крышек двигателя, масляных поддонов и т. Д.
Специальные винты используются, когда изготовитель транспортного средства намеренно затрудняет демонтаж его компонентов с некомпетентными людьми или в конструкции данного механизма нет места для стандартных форм гаек и головок. Эти типы соединительных элементов включают в себя:
- винты с головками с внутренним шестигранником (или четырехугольником), приспособленные для взаимодействия с внутренними (шестигранным ключом) ключами;
- винты с тройными шестернями звездообразных головок (внутренние или наружные);
- Болты или гайки с орбитальным или эксцентриковым зацеплением могут вращаться только с помощью специальных кулачковых или эксцентриковых гаечных ключей.
Специальные винты также могут быть включены. штифты, то есть винты с резьбой с обеих сторон. Для того, чтобы вкрутить их в резьбовые отверстия или отвинтить их, используются специальные зажимные ключи из клещей или дисковой конструкции, закрывающие центральную, не резьбовую часть шпинделя.
Новым, но все более распространенным винтовым соединительным элементом являются саморезы. Основным преимуществом этого решения является значительное снижение себестоимости компонентов, собранных таким способом. Винт этого типа работает с гнездом, выполненным в одном из соединенных элементов, и сквозным отверстием в другом. Достаточно просверлить отверстие соответствующего диаметра, чтобы создать гнездо, или даже сформировать его в процессе изготовления литого или листового металла.
Традиционные винты в соединениях литых элементов встраиваются в резьбовые гнезда, и они, в свою очередь, могут быть изготовлены различными способами. Самый дорогой вариант состоит в том, чтобы просверлить отверстие в твердом материале и нарезать его зенковкой, нарезать резьбу (за один или несколько проходов метчика) и удалить опилки, образовавшиеся на предыдущих этапах обработки. Самый дешевый использует отверстие, сделанное во время литья, поэтому остается только нарезание резьбы и чистка опилок. Следовательно, затраты на обработку аналогичны, как при использовании самонарезающего винта в просверленном отверстии. Однако, если такой же винт встроен в отверстие для литья, затраты на обработку гнезда не возникают вообще.
Самонарезающий винт передает нагрузку по всей длине своей резьбовой части, и его дополнительное преимущество по сравнению с традиционным винтом состоит в том, что резьба в гнезде имеет нулевой или даже нейтральный зазор, а отдельные витки выполнены по принципу пластического формования. В результате, самонарезающие винты также более устойчивы к самораспущению, чем традиционные винты.
Ремонт поврежденных соединений
Повреждение резьбовых соединений в отремонтированных автомобилях подразделяется на два основных типа. В первом состоянии соединение предотвращает его нормальную разборку - несмотря на использование соответствующих инструментов, во втором из-за повреждения резьбы демонтированное соединение не может быть повторно собрано.
В первом случае необходима экстренная процедура, заключающаяся в резке изъятых гаек специальными гидравлическими резцами. Концы сломанных болтов и винтов удаляются из головок с помощью так называемых винтовые экстракторы, то есть специальные винты с обратным направлением конической резьбы, выполненной из инструментальной стали, и взаимодействующие с отверстиями, просверленными в поврежденных стержнях.
Рис.: Ремонт резьбовых отверстий методом муфты: 1. полный набор инструментов, 2. резьбовая муфта, 3. характерные размеры муфты, 4. подготовка резьбового отверстия
Ремонт поврежденной резьбы используется только в случае резьбовых отверстий в крупных элементах механизмов (корпуса, головки, корпуса). Он может состоять только из резьбовых отверстий с резьбовыми промежуточными элементами (системно или специально с помощью классических методов слесаря) или с использованием спиральных ремонтных вставок.
