Английское слово, обозначающее винт, — screw, значение которого за последние столетия значительно изменилось, и, по крайней мере, с 1725 года оно означает «спаривание».
Помимо того, что название стало известно, потребовались тысячи лет, чтобы стало известно, что Маленький Винт следует затягивать по часовой стрелке, а ослаблять против часовой стрелки.
Почему винты нужно затягивать по часовой стрелке?
Шесть простейших типов станков — это винты, наклонные поверхности, рычаги, шкивы, клинья, колеса и оси.
Винт входит в число шести простых машин, но это не более чем ось и наклонная плоскость, которая наматывается вокруг нее. Сегодня винты эволюционировали в стандартные размеры. Типичный способ использования винтов — затягивать их вращением по часовой стрелке (в отличие от процесса против часовой стрелки, чтобы ослабить их).
Однако в начале изобретения все винты изготавливались вручную, и тонкость винтов не была постоянной. Часто ее определяли личные предпочтения мастера.
К середине-16 века французский придворный инженер Жак Бессон изобрел токарный станок, который мог нарезать винты, и потребовалось 100 лет, чтобы эта технология распространилась. Англичанин Генри Модсли изобрел современный токарный станок в 1797 году, значительно улучшив тонкость резьбы. Несмотря на это, до сих пор не существует единого стандарта для размера и элегантности винтов.
Это изменилось в 1841 году. Джозеф Уитворт, ученик Модсли, представил статью в Институт муниципальных инженеров, призывая к интеграции винтовой модели. Он сделал два предложения:
1. Угол наклона резьбы винта должен составлять стандартно 55 градусов;
2. Независимо от диаметра винта, количество проводов на фут должно соответствовать определенному стандарту.
Хотя винт небольшой, для его изготовления на ранних этапах требовалось n видов станков и n + 1 типов устройств, а первые винты было нелегко изготавливать, поскольку для их производственного процесса «требуются три инструмента и два станка». Чтобы решить проблему общего производства в Британии, американец Уильям Селлерс в 1864 году изобрел резьбу с плоской головкой и плоской пяткой — небольшое изменение, которое сделало изготовление винта требующим только инструмента и станка. Быстрее, проще и дешевле.
Резьба Селлера приобрела популярность в Соединенных Штатах и вскоре стала стандартом для американских железнодорожных компаний.
Резьба Селлера приобрела популярность в Соединенных Штатах и вскоре стала стандартом для американских железнодорожных компаний.
Основные переменные процесса затяжки:
(1) Крутящий момент (T): приложенный момент затяжки, в Нм (Нм);
(2) Усилие зажима (F): фактическая осевая величина зажима (сжатия) между соединяемыми телами, единица измерения (Н);
(3) Коэффициент трения (U): коэффициент крутящего момента, потребляемого головкой болта, резьбовой парой и т. д.;
(4) Угол поворота (A): в зависимости от определенного крутящего момента болт создает определенное осевое удлинение или угол резьбы, на который соединение должно поворачиваться при сжатии.
1. Метод контроля крутящего момента
Определение:Метод управления, при котором затяжка немедленно прекращается, когда момент затяжки достигает определенного установленного контрольного момента.
Преимущества:Система управления проста, а качество затяжки легко проверить с помощью датчика крутящего момента или высокоточного динамометрического ключа.
Недостатки:точность управления невысокая (погрешность предварительной нагрузки ± около 25%), и не позволяет в полной мере использовать потенциал материала.
2. Метод управления крутящим моментом и углом
Определение:Сначала закрутите болт с небольшим крутящим моментом, а затем от этой точки закрутите с заданным методом контроля угла.
Преимущества:Точность силы осевого предварительного натяжения болта высока (±15%), он может обеспечить значительную осевую предварительную нагрузку, а значение может быть сконцентрировано вокруг среднего значения.
Недостатки:Система управления более сложна для измерения двух параметров: крутящего момента и угла; Кроме того, отделу контроля качества нелегко найти подходящий метод для проверки результатов затяжки.
3. Метод контроля предела текучести
Определение:Метод прекращения затяжки болта после того, как он был затянут до предела текучести.
Преимущества:Точность затяжки очень высока и позволяет контролировать погрешность предварительной нагрузки в пределах ±8%. Однако ее точность в основном зависит от предела текучести самого болта.
Недостатки:Процесс затяжки требует динамического и непрерывного расчета и оценки наклона кривой крутящего момента и угла, а также предъявляет высокие требования к реальному времени и скорости вычислений системы управления.