Møtrikker og bolte: Holde det stramt

Det er ikke meget af en strækning at sige, at uden nødder og bolte vil verden falde fra hinanden. Boltede forbindelser er overalt, fra rammen af ​​din DIY 3D-printer til lugnerne, der holder hjulene på din bil. Selvom straffen for fiasko helt sikkert er højere i sidstnævnte end i den førstnævnte, er selvløsning af nødder og bolte sjældent en god ting. Ingeniører er kommet op med snesevis af måder at sikre, at verden ikke falder fra hinanden, og nogle arbejder bedre end andre. Lad os undersøge nogle af disse metoder og finde ud af, hvad der virker, hvad der ikke virker, og i processen vil vi måske lære lidt om, hvordan disse fascinerende fastgørelsesdele fungerer.

Hvad der ikke virker

Transversale vibrationer fører til selvløsning. Kilde: Boltscience.C.
Der er masser af måder for en boltet led i at mislykkes, men vibrationsinduceret selvløsning er måske den mest snigende. Enhver, der nogensinde har pounded på en fast bolt eller brugt en slagnøgle til at fjerne en rusten møtrik, ved, at vibrationer virkelig hjælper. Sæt den samme fælles i brug og underkastes det til den rigtige form for vibrationer, og der er en god chance, at forbindelsen vil selvløse og få leddet til at mislykkes.

I 1960’erne studerede tysk ingeniør Gerhard Junker selvløst og kom til den konklusion, at tværgående vibrationer var ansvarlige for manglende bolteforbindelser. Han udtænkte et simpelt testapparat, der gav hurtige tværgående vibrationer, mens han overvågning af fastgørelsesforpralpension med en lastcelle. Grafisk preload som en funktion Antallet af vibrationscykler gav spor for effektiviteten af ​​forskellige låsemetoder. Testen blev kendt som junker-testen og som standard DIN 65151, forbliver den guldstandard for at teste selvløsning.

Der er nogle fascinerende videoer derude, der viser junker tests i aktion, og nogle er ligefrem skræmmende. Typisk vil vi kaste en simpel spiralformet fjederlås vaskemaskine på en stud eller bolt, drej ned møtrikken flot og tæt og kalder det en dag, hvilket føles som om vi har lavet en sikker ledd. Men intet kunne være længere fra sandheden. Faktisk viser videoen nedenfor, at ikke kun låseskiver tilføjer meget lidt sikkerhed til bolteforbindelser, ingen af ​​de andre almindelige metoder – almindelige skiver, nylonindsatsmøtrikker og stablede nødder – giver meget hjælp enten.

Hvad virker der

Syltetøj i handling. Kilde: Boltscience.C.
Det er klart, at videoen ovenfor har til formål at markedsføre virksomhedens fancy kile-låseskiver, og det er ret klart, at de fungerer godt. Men hvorfor arbejder de, når en simpel låsesvaske fejler? For at besvare det, betaler det sig at se på, hvad der ellers fungerer, noget der ikke blev testet i videoen – en korrekt installeret syltetøj.

En syltetøjsmøtrik er en lavprofilmøtrik, typisk omkring halvdelen af ​​en standardmøtrik, der er installeret under den større møtrik. Når jammøtrikken er installeret, er den kun strammet til omkring en kvart til en halvdel af det fulde endelige drejningsmoment. Den tykke møtrik er installeret næste og drejes til den endelige værdi, mens syltetøjet holdes på plads med en skruenøgle. Dette trækker effektivt bolten op gennem syltetøjsmøtrikken. Boltens gevind er derefter i kontakt med de øverste flanker af trådene i syltetøjsmøtrikken, samtidig med at de øverste eller trykflanker i topmøtrikken i kontakt med topmøtrikken. Med de øverste og nederste nødder, der giver modstridende kræfter på bolten, er møtrikkerne langt mindre tilbøjelige til selvløst.

En lignende mekanisme er på arbejde i killåseskiverne. The two halves of the washer have interlocking wedges, the angle of which exceeds the pitch of the bolt threads. As the bolt is tightened, the higher pitch of the washers pulls the bolt back upwards, providing an opposing force to jam the threads and prevent the fastener from self-loosening.

If we look at all the locking methods that fail, they all have something in common: they all rely on friction. Jam nuts and wedge-lock washers work by providing tension to oppose the transverse vibrations that lead to self-loosening and are therefore much more effective.

Of course, there are other methods of locking threaded fasteners. Adhesive thread lockers come to mind, as do more complicated methods like wired nuts and tabbed washers, and they can be very effective methods. but for low cost and ease of installation, it’s hard to beat a simple jam nut to keep the world from falling apart.

Featured image source: Nord-LockGroup