Dėl netinkamo kabelių riebokšlių montavimo įvyksta 40% elektros gaubtų gedimų, o pagrindiniai kaltininkai - per didelis ir per mažas priveržimas. Dauguma technikų pasikliauja "pojūčiu", o ne supranta fizikinius tinkamo riebokšlio montavimo principus, todėl pablogėja sandarumas ir įvyksta ankstyvas gedimas.
Trinties tarp riebokšlio komponentų koeficientas tiesiogiai lemia taikomo sukimo momento ir faktinio sandarinimo slėgio santykį, o trinties vertės nuo 0,1 iki 0,8 turi įtakos galutinei prispaudimo jėgai iki 300%. Išmanant trinties koeficientus, galima nustatyti tikslius sukimo momento parametrus, užtikrinančius optimalų sandarinimą be komponentų pažeidimų ar sriegių dilimas1.
Praėjusią savaitę man paskambino nusivylęs Robertas, techninės priežiūros vadovas, dirbantis vienoje Šveicarijos farmacijos įmonėje. Jų nerūdijančio plieno kabelių riebokšliai su IP68 klase neatlaikė vandens prasiskverbimo bandymų, nors buvo laikomasi sukimo momento specifikacijų. Atlikę tyrimą nustatėme, kad jie naudojo standartines sukimo momento vertes, neatsižvelgdami į 0,15 trinties koeficientą jų suteptuose nerūdijančiojo plieno sriegiuose, todėl sandarinimo slėgis buvo 60% didesnis nei numatyta! 😮
Turinys
- Koks yra trinties koeficientas kabelių riebokšlių naudojimo atvejais?
- Kaip trintis veikia sukimo momento ir įtempimo santykį?
- Kokie veiksniai turi įtakos trinties koeficientams riebokšlio montavimo metu?
- Kaip apskaičiuoti tinkamą sukimo momento vertę skirtingoms medžiagoms?
- Kokios yra trinties ignoravimo pasekmės įrengiant riebokšlius?
- Dažniausiai užduodami klausimai apie trinties koeficientą kabelių movose
Koks yra trinties koeficientas kabelių riebokšlių naudojimo atvejais?
Norint užtikrinti nuoseklų ir patikimą kabelių riebokšlių sandarumą įvairiose medžiagose ir skirtingomis sąlygomis, labai svarbu suprasti trinties pagrindus.
Svetainė trinties koeficientas2 (μ) kabelių riebokšlių atveju rodo pasipriešinimą tarp srieginių paviršių montavimo metu, kuris paprastai svyruoja nuo 0,1 suteptam nerūdijančiam plienui iki 0,8 sausiems aliuminio sriegiams. Ši bedimensė vertė tiesiogiai veikia tai, kaip taikomas sukimo momentas virsta faktine sandarinimo elementų prispaudimo jėga.
Trinties komponentai kabelio riebokšlio mazge
Siūlų trintis: Pagrindinis trinties šaltinis atsiranda tarp išorinio ir vidinio sriegio priveržimo metu. Sriegio žingsnis, paviršiaus apdaila ir medžiagų derinys turi didelę įtaką šiam trinties komponentui, kuris paprastai sudaro 50-70% viso pasipriešinimo sukimo momentui.
Guolio paviršiaus trintis: Tarp riebokšlio veržlės guolio paviršiaus ir korpuso sienelės arba poveržlės atsiranda antrinė trintis. Šis trinties komponentas, sudarantis 20-30% viso pasipriešinimo, tiesiogiai veikia ašinę jėgą, perduodamą sandarinimo elementams.
Sandariklio suspaudimo trintis: Vidinė trintis elastomeriniuose sandarikliuose suspaudimo metu sudaro 10-20% viso pasipriešinimo sukimo momentui. Šis komponentas labai priklauso nuo sandariklio medžiagos, temperatūros ir suspaudimo santykio.
Specifinės medžiagos trinties vertės
"Bepto" išsamiai ištyrėme trinties koeficientus visame savo gaminių asortimente, kad galėtume pateikti tikslias sukimo momento specifikacijas:
| Medžiagų derinys | Sausa būklė | Suteptas | Sriegio fiksatorius |
|---|---|---|---|
| Žalvaris ant žalvario | 0.35-0.45 | 0.15-0.25 | 0.20-0.30 |
| Nerūdijantis plienas 316 | 0.40-0.60 | 0.12-0.18 | 0.18-0.25 |
| Nailonas ant metalo | 0.25-0.35 | 0.15-0.20 | NETAIKOMA |
| Aliuminio lydinys | 0.45-0.80 | 0.20-0.30 | 0.25-0.35 |
Aplinkos poveikis trinčiai
Temperatūros poveikis: Dėl šiluminio plėtimosi ir medžiagų savybių pokyčių trinties koeficientai sumažėja 10-15%, kai temperatūra padidėja 50 °C. Šis pokytis daro didelę įtaką sukimo momento reikalavimams aukštatemperatūriniuose įrenginiuose.
Užterštumo įtaka: Dulkės, drėgmė ir cheminių medžiagų poveikis gali padidinti trinties koeficientą 20-50%, todėl montavimo sukimo momentas gali būti nevienodas ir gali būti pažeistas dėl per didelio priveržimo.
Paviršiaus oksidacija: Srieginių paviršių korozija ir oksidacija nenuspėjamai padidina trintį, todėl norint užtikrinti pastovų veikimą būtina reguliari priežiūra ir tinkamas laikymas.
Kaip trintis veikia sukimo momento ir įtempimo santykį?
Santykis tarp taikomo sukimo momento ir suspaudimo jėgos priklauso nuo nusistovėjusių inžinerinių principų, kurie yra labai svarbūs norint tinkamai sumontuoti kabelių riebokšlius.
Pagrindinis sukimo momento lygtis T = K × D × F3 rodo, kad trinties koeficientas (K) tiesiogiai padaugina varžto skersmens (D) ir pageidaujamos prispaudimo jėgos (F) santykį, t. y. nedideli trinties pokyčiai lemia didelius įtempimo svyravimus. Tikslios trinties vertės yra labai svarbios, kad būtų pasiektas norimas sandarinimo slėgis nepažeidžiant komponentų.
Srieginių tvirtinimo detalių fizika
Sukimo momento paskirstymas: Taikomas sukimo momentas skirstomas į tris sudedamąsias dalis: 50% įveikia sriegio trintį, 40% - guolio paviršiaus trintį, ir tik 10% sukuria naudingą prispaudimo jėgą. Šis pasiskirstymas paaiškina, kodėl trinties koeficiento tikslumas yra labai svarbus siekiant nuspėjamų rezultatų.
Mechaninis privalumas: Sriegio žingsnis ir trinties koeficientas lemia mechaninį srieginių mazgų pranašumą. Smulkūs sriegiai, pasižymintys maža trintimi, leidžia geriau kontroliuoti prispaudimo jėgą, o stambūs sriegiai, pasižymintys didele trintimi, gali sukelti staigų įtempimo padidėjimą.
Elastinė deformacija: Norint tinkamai sumontuoti kabelių riebokšlius, reikia kontroliuoti sandarinimo elementų elastinę deformaciją. Trinties svyravimai daro įtaką šios deformacijos tikslumui, o tai tiesiogiai veikia sandarinimo efektyvumą ir ilgalaikes eksploatacines savybes.
Praktiniai sukimo momento skaičiavimai
Standartinė formulė: Pagal santykį T = 0,2 × D × F daroma prielaida, kad trinties koeficientas yra 0,2, tačiau ši bendra vertė retai atitinka realias sąlygas. Naudojant išmatuotus trinties koeficientus, sukimo momento tikslumas padidėja 60-80%.
Patikslinti skaičiavimai: Mūsų inžinierių komanda naudoja T = (μsriegis + μdėžė) × D × F / (2 × tan(sriegio kampas)) tikslioms sukimo momento specifikacijoms, atsižvelgdama į faktines trinties sąlygas, o ne į prielaidas.
Saugos veiksniai: Rekomenduojame apskaičiuotiems sukimo momentams taikyti 10-15% saugos koeficientus, kad būtų atsižvelgta į trinties svyravimus ir užtikrintas nuoseklus sandarinimas, nepertempiant komponentų.
Realaus taikymo pavyzdys
Dubajaus naftos chemijos gamyklos operacijų vadovas Hassanas, nors ir laikydamasis gamintojo specifikacijų, susidūrė su nenuosekliu sprogimui atsparių kabelių riebokšlių sandarumu. Mūsų analizė parodė, kad aukšta aplinkos temperatūra (45 °C) ir smulkaus smėlio užterštumas padidino trinties koeficientus nuo 0,20 iki 0,35, todėl tinkamam sandarinimui reikėjo 40% didesnių sukimo momentų verčių. Įdiegus temperatūrą koreguojančias sukimo momento procedūras, sandarinimo gedimų skaičius sumažėjo 85%!
Kokie veiksniai turi įtakos trinties koeficientams riebokšlio montavimo metu?
Kabelių riebokšlių trinties koeficientams įtakos turi daug kintamųjų, todėl, norint atlikti optimalias montavimo procedūras, reikia atidžiai atsižvelgti į juos.
Paviršiaus apdaila, tepimas, medžiagos kietumas, sriegio geometrija, temperatūra ir užterštumo lygis turi didelę įtaką trinties koeficientams, o vien tik paviršiaus šiurkštumas gali pakeisti apdirbtų ir lietų paviršių trintį 50-100%. Supratus šiuos veiksnius, galima tiksliau nurodyti sukimo momentą ir užtikrinti montavimo nuoseklumą.
Paviršiaus charakteristikos Poveikis
Paviršiaus šiurkštumas: Mechaniškai apdirbti paviršiai, kurių Ra 0,8-1,6 μm, pasižymi pastoviais trinties koeficientais, o lieti ar kaltiniai paviršiai, kurių Ra 3,2-6,3 μm, pasižymi 30-50% didesnėmis ir kintamesnėmis trinties vertėmis.
Paviršiaus apdorojimas: Cinkavimas sumažina trintį 15-25%, o anodavimas gali padidinti trintį 20-30%. Pasyvacija4 apdorojant nerūdijantįjį plieną, trinties koeficientas paprastai padidėja 10-15%.
Kietumo skirtumas: Kai poruojamų medžiagų kietumas panašus, trintis padidėja dėl paviršiaus sukibimo. Optimali trinties kontrolė pasiekiama, kai srieginių komponentų kietumas skiriasi 50-100 HB.
Tepimo poveikis
Tepalų tipai: Antikoroziniai junginiai trinties koeficientą sumažina iki 0,10-0,15, o lengvosios alyvos - iki 0,15-0,25. Sausieji tepalai, pavyzdžiui, molibdeno disulfidas, užtikrina pastovias 0,12-0,18 trinties vertes įvairiose temperatūrose.
Taikymo būdai: Tinkamas tepalo naudojimas sumažina trinties kintamumą 60-70%. Per didelis tepimo kiekis gali sukelti hidraulinį užblokavimą, o per mažas - įtrūkimą ir sriegio pažeidimus.
Aplinkos patvarumas: Laikui bėgant tepimo efektyvumas blogėja, o trinties koeficientas padidėja 20-40% po 12-18 mėnesių atšiaurioje aplinkoje. Reguliarios techninės priežiūros grafikuose turėtų būti atsižvelgta į šį pablogėjimą.
Siūlų geometrijos aspektai
Sriegis Pitch: Smulkūs sriegiai (M12×1,0) dėl mažesnio sriegio kampo ir geresnio mechaninio pranašumo užtikrina geresnį sukimo momento valdymą nei stambūs sriegiai (M12×1,75).
Siūlų klasė: Tikslūs 2A/2B klasės sriegiai užtikrina pastovią trintį, palyginti su laisvais 3A/3B klasės sriegiais, kurie įvairiuose mazguose gali skirtis 25-35%.
Siūlų forma: Metriniai sriegiai paprastai užtikrina labiau nuspėjamą trintį nei NPT kūginiai sriegiai, kuri gali labai skirtis priklausomai nuo įsijungimo gylio ir vamzdžio dopingo naudojimo.
Kaip apskaičiuoti tinkamą sukimo momento vertę skirtingoms medžiagoms?
Norint tiksliai apskaičiuoti sukimo momentą, reikia išmanyti medžiagų savybes, trinties koeficientus ir pageidaujamą sandarinimo slėgį, kad kabelių riebokšliai veiktų optimaliai.
Tinkamai apskaičiuojant sukimo momentą reikia nustatyti tikslinę prispaudimo jėgą pagal sandariklio suspaudimo reikalavimus, išmatuoti faktinius trinties koeficientus konkrečioms medžiagų kombinacijoms ir taikyti atitinkamus saugos koeficientus, kad būtų užtikrinti vienodi rezultatai įvairiomis montavimo sąlygomis. Taikant šį sisteminį metodą išvengiama spėlionių ir užkertamas kelias tiek nepakankamo, tiek per didelio įtempimo gedimams.
Skaičiavimo procesas žingsnis po žingsnio
1 veiksmas: Nustatykite reikiamą sandarinimo jėgą
Apskaičiuokite mažiausią jėgą, kurios reikia sandarinimo elementams suspausti iki optimalios deformacijos ribos. Standartiniams O tipo žiedams paprastai reikia 15-25% suspaudimo jėgos, kuri, priklausomai nuo riebokšlio dydžio, sudaro 500-2000 N suspaudimo jėgą.
2 veiksmas: išmatuokite trinties koeficientus
Naudokite kalibruotą sukimo momento ir įtempimo bandymai5 kad nustatytumėte faktines trinties vertes konkrečiam medžiagų deriniui ir paviršiaus sąlygoms. Atliekant šį bandymą paprastai nustatomas 20-40% nuokrypis nuo paskelbtų bendrųjų verčių.
3 veiksmas: pritaikykite sukimo momento formulę
Naudokite pataisytą formulę: T = (μ × D × F) / (2 × cos(sriegio kampas)), kur μ - išmatuotas trinties koeficientas, D - nominalus sriegio skersmuo, o F - reikiama prispaudimo jėga.
Specifiniai medžiagų skaičiavimai
Žalvario kabelių movos:
- Trinties koeficientas: 0,20 (suteptas)
- M20×1,5 sriegis: T = 0,20 × 20 × 1200N / (2 × 0,966) = 2,5 Nm
- Saugos koeficientas: 2,5 × 1,15 = 2,9 Nm rekomenduojamas sukimo momentas
Nerūdijantis plienas 316L:
- Trinties koeficientas: 0,15 (antiseptiko mišinys)
- M20×1,5 sriegis: T = 0,15 × 20 × 1200N / (2 × 0,966) = 1,9 Nm
- Saugos koeficientas: 1,9 × 1,15 = 2,2 Nm rekomenduojamas sukimo momentas
Nailono kabelių movos:
- Trinties koeficientas: 0,18 (sausas mazgas)
- M20×1,5 sriegis: T = 0,18 × 20 × 800N / (2 × 0,966) = 1,5 Nm
- Saugos koeficientas: 1,5 × 1,10 = 1,7 Nm rekomenduojamas sukimo momentas
Patikrinimas ir patvirtinimas
Sukimo momento ir įtempimo bandymas: Rekomenduojame periodiškai tikrinti naudojant kalibruotą sukimo momento įtempimo įrangą, kad apskaičiuotas vertes būtų galima patikrinti pagal faktines montavimo sąlygas.
Sandariklio suspaudimo matavimas: Naudokite manometrus arba suspaudimo indikatorius, kad patikrintumėte, ar apskaičiuotais sukimo momentais pasiekta tikslinė sandariklio deformacija be per didelio suspaudimo.
Ilgalaikė stebėsena: Stebėkite montavimo nuoseklumą ir sandariklio veikimą laikui bėgant, kad patikslintumėte sukimo momento specifikacijas, remdamiesi lauko patirtimi ir aplinkos sąlygomis.
"Bepto" inžinierių komanda visiems mūsų kabelių riebokšlių gaminiams parengė konkrečioms medžiagoms skirtas sukimo momento diagramas, todėl nebereikia spėlioti ir užtikrinamas optimalus sandarumas. Šiose lentelėse atsižvelgta į faktinius trinties koeficientus, išmatuotus mūsų bandymų laboratorijoje, todėl užtikrinamas montavimo patikimumas svarbiausiose srityse.
Kokios yra trinties ignoravimo pasekmės įrengiant riebokšlius?
Neįvertinus trinties koeficientų montuojant kabelių riebokšlius, atsiranda nuspėjamų gedimų, dėl kurių nukenčia sistemos patikimumas ir sauga.
Ignoruojant trinties koeficientus, 40-60% kabelių riebokšlių montavimas būna arba per daug, arba per mažai priveržtas, todėl pažeidžiamas sriegis, išspaudžiamas sandariklis, netinkamai užsandarinamas ir įvyksta ankstyvas gedimas, kuris gali kainuoti 5-10 kartų brangiau nei tinkamas pradinis montavimas. Suprantant šias pasekmes, pabrėžiama trintimi pagrįstų sukimo momento specifikacijų svarba.
Pernelyg griežto griežtinimo pasekmės
Siūlų pažeidimas: Per didelis sukimo momentas sukelia sriegių nuplėšimą, suvirinimą ir šaltąjį suvirinimą, ypač nerūdijančiojo plieno mazguose. Remonto išlaidos paprastai viršija 300-500% pradinių komponentų išlaidų, atsižvelgiant į darbo ir prastovos laiką.
Sandariklio išspaudimas: Per daug suspausti sandarikliai išsispaudžia viršydami numatytas suspaudimo ribas, todėl susidaro nuotėkio kanalai ir sutrumpėja eksploatavimo laikas 60-80%. Išspausta sandarinimo medžiaga taip pat gali trukdyti kabelio įkišimui ir įtempių mažinimo funkcijai.
Komponentų įtrūkimai: Trapios medžiagos, pavyzdžiui, lietas aliuminis ir kai kurie nailono junginiai, dėl per didelės apkrovos įtrūksta, todėl tenka keisti visą mazgą ir keisti korpusą.
Nepakankamo įtempimo problemos
Netinkamas sandarinimas: Dėl nepakankamo suspaudimo nepasiekiamas tinkamas sandariklio kontaktinis slėgis, todėl į vidų patenka drėgmė ir teršalai, galintys sukelti elektros gedimus ir korozijos pažeidimus.
Vibracijos atlaisvinimas: Nepakankamai priveržti mazgai gali atsipalaiduoti dėl vibracijos, dėl to palaipsniui mažėja sandarinimo efektyvumas ir gali visiškai sugesti sandariklis.
Šiluminio ciklo poveikis: Dėl nepakankamos išankstinės apkrovos šiluminis plėtimasis ir susitraukimas gali pažeisti sandariklio kontaktą, todėl atsiranda protarpinis nuotėkis, kurį sunku diagnozuoti ir suremontuoti.
Ekonominio poveikio analizė
Tiesioginės išlaidos: Neteisingai sumontavus paprastai reikia 2-3 perdirbimo ciklų, o tai padidina montavimo išlaidas 200-400%, palyginti su teisingu pradiniu montavimu.
Netiesioginės išlaidos: Dėl sandariklių gedimų gali būti sugadinta įranga, sustabdyta gamyba ir kilti saugos incidentų, kurių kaina 10-50 kartų viršija pradinę komponento vertę.
Priežiūros našta: Netinkamai sumontuotus kabelių riebokšlius reikia 3-5 kartus dažniau tikrinti ir keisti, o tai gerokai padidina eksploatavimo ciklo išlaidas.
Atvejo analizė: Platformos jūroje gedimas
Šiaurės jūros naftos platformoje dėl nenuoseklios montavimo praktikos įvyko keli gaisro ir dujų aptikimo sistemos kabelių riebokšlių gedimai. Atlikus tyrimą paaiškėjo, kad technikai naudojo standartines sukimo momento vertes, neatsižvelgdami į didelius jūrinio nerūdijančio plieno trinties koeficientus sūraus vandens aplinkoje. Dėl per didelio priveržimo buvo pažeisti 40% kabelių riebokšliai, todėl dėl logistikos jūroje ir saugumo reikalavimų juos reikėjo skubiai pakeisti 10 kartų brangiau nei įprastai.
Išvada
Trinties koeficientas yra labai svarbus kabelių riebokšlių montavimo ir sandarinimo charakteristikoms, nes turi tiesioginės įtakos veikiančio sukimo momento ir faktinio sandarinimo slėgio santykiui. Supratus trinties pagrindus, konkrečioms medžiagoms būdingas vertes ir tinkamus skaičiavimo metodus, galima gauti nuoseklius montavimo rezultatus, kurie padeda išvengti tiek per didelio, tiek per mažo priveržimo gedimų. "Bepto" daug investavo į trinties koeficientų bandymus ir sukimo momento specifikacijų kūrimą, kad savo klientams pateiktume tikslias montavimo rekomendacijas, užtikrinančias optimalų sandarinimą ir ilgesnį tarnavimo laiką. Atsižvelgdami į trintį kabelių riebokšlių montavimo procedūrose, galite pasiekti 95%+ montavimo nuoseklumą, sumažinti gedimų skaičių 60-80% ir gerokai sumažinti gyvavimo ciklo sąnaudas, išlaikydami puikią aplinkos apsaugą svarbiausioms elektros jungtims.
Dažniausiai užduodami klausimai apie trinties koeficientą kabelių movose
K: Koks yra tipinis žalvarinių kabelių riebokšlių trinties koeficientas?
A: Žalvarinių kabelių riebokšlių trinties koeficientai paprastai būna 0,35-0,45, kai jie yra sausi, ir 0,15-0,25, kai yra sutepti. Šios vertės gali skirtis priklausomai nuo paviršiaus apdailos, sriegių tolerancijos ir aplinkos sąlygų, todėl norint nustatyti tikslias sukimo momento specifikacijas, svarbu atlikti konkrečios medžiagos bandymus.
K: Kaip temperatūra veikia trinties koeficientus montuojant kabelių riebokšlius?
A: Temperatūros padidėjimas dėl šiluminio plėtimosi ir medžiagos suminkštėjimo paprastai sumažina trinties koeficientą 10-15% kas 50 °C. Aukštos temperatūros įrenginiams reikia pritaikyti sukimo momento vertes, kad būtų išlaikytas tinkamas sandarinimo slėgis, nes trintis mažėja su darbine temperatūra.
K: Ar turėčiau naudoti tepalą ant kabelio įvorės sriegių?
A: Nerūdijančio plieno ir aliuminio kabelių movas rekomenduojama tepti, kad jos nesusidėvėtų ir būtų užtikrintas pastovus trinties koeficientas. Naudokite antiseptikuojančius mišinius arba lengvas alyvas, tačiau venkite perteklinio tepimo, kuris gali sukelti hidraulinį užstrigimą ir netikslius sukimo momento rodmenis.
K: Kaip išmatuoti trinties koeficientą konkrečioms kabelių riebokšlių medžiagoms?
A: Trinties koeficientai matuojami naudojant kalibruotą sukamojo momento ir įtempimo bandymo įrangą, kuri fiksuoja tiek veikiantį sukamąjį momentą, tiek suspaudimo jėgą. Profesionalios bandymų paslaugos arba specializuota įranga gali užtikrinti tikslius matavimus konkrečioms jūsų medžiagų kombinacijoms ir paviršiaus sąlygoms.
K: Kas atsitiks, jei ignoruosiu trinties koeficientus ir naudosiu standartines sukimo momento vertes?
A: Naudojant bendrąsias sukimo momento vertes, neatsižvelgiant į faktinius trinties koeficientus, 40-60% montuojama nenuosekliai, todėl atsiranda sandarinimo gedimų, sriegių pažeidimų ir ankstyvas komponentų keitimas. Tinkami trintimi pagrįsti skaičiavimai padidina montavimo patikimumą 80-90%, palyginti su bendromis specifikacijomis.
-
Supraskite sukibimo (arba šaltojo suvirinimo) mechanizmą - stiprų klijų nusidėvėjimą, dėl kurio srieginės tvirtinimo detalės gali užstrigti. ↩
-
Sužinokite trinties koeficiento (μ) apibrėžtį - tai nedimensinis dydis, rodantis dviejų kūnų trinties jėgos santykį. ↩
-
Išnagrinėkite pagrindinę inžinerinę formulę ($T = KDF$), pagal kurią veikiantis sukimo momentas siejamas su susidariusia išankstine apkrova arba įtempimu tvirtinimo detalėje. ↩
-
Sužinokite, kaip pasyvacijos procesas yra cheminis apdorojimas, kuris padidina nerūdijančiojo plieno atsparumą korozijai, pašalindamas laisvą geležį. ↩
-
Sužinokite apie bandymų metodus, taikomus nustatant srieginių tvirtinimo detalių sukimo momento, įtempimo ir trinties koeficiento (K faktoriaus) santykį. ↩
