La selezione della struttura dei bulloni delle bielle delle automobili utilizzati negli elementi di fissaggio
I bulloni della biella del motore sono realizzati in acciaio legato a medio carbonio o acciaio legato al cromo-nichel-molibdeno con elevato carico di snervamento e buona resistenza agli urti, come 35CrMo, 42Mn2V, 40MnB e 30Ni3Cr2Mo.
Il bullone della biella è sottoposto a sollecitazioni variabili, pertanto è necessario adottare varie misure per migliorarne la resistenza alla fatica ed evitare ulteriori sollecitazioni sul bullone.
I metodi per migliorare la resistenza alla fatica dei bulloni della biella sono:
(1) Ridurre la rigidità del bullone
Il modo per ridurre la rigidità del bullone è ridurre il diametro della parte lucida del bullone e aumentare la lunghezza del bullone.
C'è una concentrazione di stress sulla radice della filettatura, che è l'anello debole del bullone. Dal punto di vista della resistenza dell'albero e della sezione della filettatura, il diametro dell'albero può essere inferiore al diametro della radice della filettatura (generalmente, il diametro dell'albero è pari a circa 0,8 volte il diametro della filettatura). Dal punto di vista della riduzione della rigidità del bullone e dell’aumento della resistenza alla fatica, è opportuno farlo.
Si sottolinea qui che per aumentare la rigidità delle parti collegate e quindi migliorare la resistenza alla fatica dei bulloni della biella, si dovrebbero evitare rondelle morbide tra le parti collegate e non si dovrebbero utilizzare rondelle elastiche.
(2) Migliorare la distribuzione del carico della filettatura
La teoria e la pratica hanno dimostrato che nella struttura di connessione bullone-dado, il materiale del corpo principale del bullone subisce una deformazione a trazione e il materiale del corpo principale del dado subisce una deformazione a compressione durante il lavoro. Di conseguenza, la distribuzione del carico su ciascun cerchio del filo è estremamente diversa. In modo uniforme. I dati mostrano che circa il 65% è la frattura per fatica in corrispondenza della prima e della seconda filettatura circolare dalla superficie di supporto del dado.
Per migliorare la distribuzione del carico della filettatura, uno dei metodi consiste nel tagliare i primi giri della filettatura in uno smusso di 10~15°. Poiché queste spire di filo sono facili da deformare, parte del carico viene trasferita alle filettature di ogni spira successiva, in modo che l'intero carico sia distribuito uniformemente. Un altro modo per migliorare la distribuzione del carico del filo è utilizzare un dado di tensione. Dopo aver utilizzato il dado di tensione, la direzione di deformazione del dado è la stessa di quella del bullone e il carico su ciascun cerchio della filettatura è più uniforme.
(3) Ridurre la concentrazione dello stress
È facile produrre una concentrazione di sollecitazioni al cambio di sezione e causare fratture per fatica. Pertanto, al cambio della sezione dovrebbe essere adottata una transizione graduale dello smusso. Il raggio dello smusso rotondo di transizione generalmente non deve essere inferiore a 0,2 volte il diametro dell'asta esterna di transizione.
(4) Migliora la resistenza del filo
La filettatura fine ha un indebolimento minore della vite e la concentrazione dello stress è migliore di quella della filettatura grossa. Pertanto, i bulloni della biella utilizzano generalmente una filettatura fine.
(5) Migliorare la qualità della superficie dei fili
La rugosità dell'albero del bullone e del raccordo di transizione dovrebbe generalmente essere inferiore a 0,04~0,08 um e anche la filettatura dovrebbe essere lucidata per
0,04~0,08um.
La radice del filo deve essere arrotolata, poiché la superficie metallica produce uno strato freddo e genera sollecitazioni di compressione. In questo modo, le prestazioni del tipo di macchina del materiale vengono migliorate, la concentrazione dello stress di trazione alla radice della filettatura viene ridotta e la resistenza alla fatica del bullone viene migliorata.
(6) Utilizzare il filo per arrotolare anziché il filo da tagliare
Nella filettatura tornita con barra, la fibra metallica interna viene tagliata e la resistenza viene ridotta. E il filo lavorato con il metodo di laminazione, la continuità della fibra e la resistenza del metallo sono molto migliorate. Allo stesso modo, la testa del bullone adotta il metodo di ribaltamento, che può mantenere la continuità della fibra metallica e l'elevata resistenza.
Il momento flettente aggiuntivo del bullone viene ridotto e vengono stabiliti requisiti speciali di non perpendicolarità per la superficie di supporto della testa del bullone rispetto all'asse della filettatura e la superficie di supporto del dado della biella rispetto all'asse del bullone foro del bullone. Alcuni dati mostrano che quando la non perpendicolarità aumenta da zero a 2°, il limite di fatica del bullone diminuisce del 40%. Per la speciale testa del bullone che impedisce al bullone di ruotare durante il serraggio del dado, dovrebbero essere adottati metodi appropriati per raggiungere lo scopo di ridurre il momento flettente aggiuntivo.
Quando il bullone viene serrato, a causa della coppia di pre-serraggio, verrà causata un'ulteriore sollecitazione di taglio torsionale sulla filettatura e sull'asta. Il suo valore può talvolta raggiungere il 30~80% dello stress di pre-serraggio, quindi dovrebbe essere evitato il più possibile. Di solito, dopo il serraggio, la chiave può essere invertita per rilasciare un piccolo angolo ed eliminare questo ulteriore stress.
Dopo aver serrato i bulloni, se lavorano a lungo sotto carichi alternati, potrebbero allentarsi, poiché la forza di pre-serraggio è ridotta. Per questo motivo è necessario adottare misure per evitare l'allentamento. Comunemente utilizzati sono: rondelle di sicurezza, coppiglie, dadi con intaglio, ecc. Quest'anno è stato ampiamente utilizzato il metodo anti-allentamento della placcatura in rame, che consiste nel placcare uno strato di rame con uno spessore di 0,008 mm~0,012 mm sulla parte filettata del bullone. Questo strato di rame viene deformato plasticamente dopo il serraggio del bullone, in modo che le superfici filettate si incastrino tra loro e raggiungano lo scopo di impedire l'allentamento del dado
