علل شل شدن پیچ + بررسی 4 نکته برای جلوگیری از شل شدن اتصالات
پیچ یکی از محبوب ترین انواع اتصال دهنده های رزوه ای است که برای اتصال قطعات به یکدیگر کاربرد دارد، معمولاً در ترکیب با مهره برای ایجاد اتصال پیچ و مهره ای استفاده می شود.
با توجه به تطبیق پذیری آنها در نصب آسان، تنظیم و یا حتی حذف در صورت لزوم، برای طیف وسیعی از کاربردها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا و ساخت و ساز و نفت و پتروشیمی مناسب هستند.
پیچها بهعنوان یک اتصال دهنده موقتی، مستعد از دست دادن بار و شل شدن هستند، بهویژه زمانی که در معرض لرزشهای شدید قرار میگیرند. در این مقاله، به برخی از دلایل اصلی شل شدن پیچ و مهره ها و سایر بست های رزوه ای و اقداماتی که می توانید برای جلوگیری از آن انجام دهید، نگاهی می اندازیم.
قبل از اینکه به برخی از بهترین اقدامات برای جلوگیری از شل شدن پیچ ها اشاره کنیم، از جمله روشهایی که توسط تستهای یونکر و رهبران صنعت پیشنهاد میشوند بهتر است نگاهی بیندازیم به علت های بروز مشکل، تا درک بهتری داشته باشیم.

دلایل شل شدن پیچ و مهره
پیچ و مهره ها و سایر بست ها ممکن است به دلایل مختلفی از جمله ضربه، لرزش و بارهای دینامیکی شل شوند. اگر قطعه ای که در آن از پیچ و مهره استفاده شده طراحی ضعیفی داشته باشد یا اتصالات به درستی نصب نشده باشد، احتمال شل شدن آن بسیار بیشتر است.
1) لرزش
بست هایی که در معرض ارتعاش قرار می گیرند به دلیل حرکات نسبی کوچک و تغییرات بار که منجر به موقعیت های کوتاه مدت بدون اصطکاک می شود که در ادامه این اتفاق، مهره یا پیچ باز می شود، به تدریج شل می شوند.
2) چرخه حرارتی
فلزات هنگام گرم شدن منبسط می شوند و وقتی سرد می شوند منقبض می شوند. این می تواند منجر به شل شدن هر نوع اتصالات شود زیرا باعث تغییر اندازه طول پیچ میشود. این می تواند باعث شل شدن پیچ شود. این اتفاق می تواند به نفع شما هم باشد، با گرم کردن پیچی که گیر کرده یا به مشکل خورده، میتوانید آن را شل کنید.
3) سفت شدن بیش از حد
رعایت مشخصات گشتاور در حین نصب اتصالات بسیار مهم است زیرا سفت شدن بیش از حد مهره ها و پیچ ها می تواند به رزوه ها آسیب برساند و بر عملکرد بست تأثیر منفی بگذارد.
قبل از اینکه مورد بعدی را بررسی کنیم به توضیح نیروی preload میپردازیم :
نیروی preaload: نیرویی که با بسته شدن اتصالات، بین مهره و سرپیچ و یا بین مهره و مهره و یا مهره و واشر ایجاد میشود و موجب سفت شدن میشود.

4) کم سفت شدن اتصالات
همانطور که گفته شد زیاد سفت شدن مشکلاتی ایجاد میکند اما کم سفت شدن پیچ هم موجب مشکلاتی میشود، بنابراین پیچ باید به اندازه کافی سفت شود تا موثر باشد. این امر به این دلیل است که نیروی preload اعمال شده از طریق اتصال دهنده منتقل می شود تا به عنوان یک نیروی گیره عمل کند. اگر نیروی preaload کافی روی پیچ وجود نداشته باشد، به دلیل کمبود نیروی گیره، بست را می چراخاند و شل می شود. به همین منظور طیف وسیعی از واشرها طراحی و ساخته شدند که می توان از آنها برای افزایش نیروی preaload استفاده کرد، به عنوان مثال واشرهای فنری و واشرهای قفلی دندانه دار.
در کاربردهای کششی، پیچ و مهره ای که به اندازه کافی سفت نشده باشد، می تواند باعث لغزش یکی از سطوح بسته شده شود که به پیچ و مهره فشار برشی وارد می کند و احتمالاً باعث شکستن آن می شود.
5) شرایط نصب نامناسب
کثیفی، گریس یا روان کننده ها می توانند بر توانایی یک بست برای حفظ نیروی preaload در هنگام نصب تأثیر بگذارند. روغن کاری در یک اتصال پیچ می تواند منجر به گشتاور بیش از حد و ازدیاد طول یا خرابی بست شود. روانکاری، گشتاور را برای یک بار گیره معین کاهش می دهد، به این معنی است که برای یک گشتاور معین می توان فشار بیشتری را به بست وارد کرد و خطر خرابی را افزایش میدهد.
علل شل شدن اتصالات بر اثر ارتعاش
لرزش یا ارتعاش همه جا هست. رزونانس پسزمینه در همه چیز نفوذ میکند (به استثنای خلاء)، اگرچه این مقدار به ندرت به اندازهای میرسد که باعث نگرانی جدی شود. ارتعاشات بر اثر نوسانات حرکات و صداها تولید میشوند و می توانند مطلوب باشند، مانند آلات موسیقی، یا نامطلوب باشند، برای مثال در مورد تکان دادن ماشین های صنعتی لرزش می تواند یک خطر بزرگ برای مهندسان باشد، و در مثالی دیگر ارتعاش ایجاد شده توسط گام برداشتن سربازان میتونواند آنچنان پتانسیل شدیدی را ایجاد کند که برای تخریب پل های معلق مورد نیاز است.
در استفاده روزمره، ارتعاش معمولاً کمتر به چشم میآید، اما دردسر ساز هم هست. در بیشتر موارد، ارتعاش به تدریج عمل میکند، به آرامی بستها را در طی چند هفته، ماه یا حتی سالها شل میکند و باعث میشود که بستها و اتصالات نیروی preload خود را از دست بدهند و دیگر قابل اطمینان نباشند. لرزش بهویژه در عصر الکترونیک مدرن کوچکسازی شده مشکلساز است، زیرا با کوچکتر شدن و سبکتر شدن دستگاههایی مانند تلفنهای همراه، اجزای آنها نیز دچار مشکل میشوند. و بست های کوچکتر و سبکتر به میزان قابل توجهی در معرض شل شدن تحت ارتعاش هستند. این امر بهویژه در کامپیوتر ها هم رایج است، کامپیوتر هایی که دائماً در معرض ارتعاشات با فرکانس بالا از طرف فنها یا هارد دیسک ها قرار میگیرند و اغلب با اتصال دهندههای مینیاتوری برای حفظ فضا در کنار هم قرار میگیرند.
شل شدن تحت ارتعاش همچنین میتواند باعث سایش غیرضروری در یک مجموعه شود، زیرا بستهایی که شل شده یا بهطور نامناسب از قبل بارگذاری شدهاند (به ویژه پیچها با بخشهای بدون رزوه) میتوانند آزادانه حرکت کنند. در بهترین حالت، بست های شل باعث ایجاد صدای ناخواسته می شوند و در بدترین حالت، به مرور زمان فرسوده و ضعیف می شوند و به طور بالقوه منجر به خرابی سازه می شوند.
تست یونکر
تست یونکر یکی از مهمترین حوزههای تحقیقاتی در مورد اثرات ارتعاش بر اتصال دهندهها، شناخته میشود که در سال 1969 توسط مهندس آلمانی گرهارد یونکر توسعه یافت. یونکر ماشینی را توسعه داد تا عمداً نیروهای ارتعاش جانبی قوی را بر پیچ و مهره اعمال کند – دستگاه یونکر آنقدر موفق بود که امروزه موارد مشابه در تجهیزات آزمایشگاه های مربوط به اتصال دهنده ها به کار گرفته میشوند. یونکر با آزمایشات مختلف متوجه شد که ارتعاشات جانبی به محور اتصالات، شرایط شل شدن بسیار شدیدتری را نسبت به ارتعاشاتی که در امتداد محور اتصالات ایجاد میشود، ایجاد میکند. در نتیجه، این بدان معنی است که بست های رزوه ای که با ارتعاشات جانبی سنگین مواجه می شوند، به طور قابل توجهی سریعتر از آنهایی که تحت ارتعاش محوری هستند، شل می شوند. این به این دلیل است که نیروهای جانبی به سمت زیرین سر پیچ می لغزند و باعث چرخش پیچ می شوند، در حالی که ارتعاشات محوری به سادگی به رزوه های پیچ یا مهره فشار می آورند که از انرژی استفاده کمتری دارند. در بیشتر کاربردها، جداسازی این دو نوع ارتعاش دشوار است و هر دو اغلب به طور همزمان با هم مواجه می شوند، اما این حرکات جانبی هستند که بیشترین تأثیر را دارند. آزمایش یونکر همچنین نشان داد که اتصال دهنده های خاصی که به عنوان “ضد لرزش” به بازار عرضه می شوند، موثرتر از سایرین هستند. به ویژه، یونکر واشرهای فنری را هدف قرار داد، که برای سالها به عنوان اجزای ضد لرزش همه منظوره مورد استفاده قرار میگرفتند – او استدلال کرد که این نوع واشر فقط برای کاربردهای سبک مناسب هستند و به طور بالقوه حتی در کاربردهایی که در معرض ارتعاش شدید هستند توان مقابله ندارند که در ادامه ماشین تست یونکر این ادعا را ثابت کرد. این اتفاق به این دلیل است که ارتعاشات به طور همزمان روی هر دو طرف مهره عمل می کنند و اساساً تلاش می کنند همزمان در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخند – اجزایی مانند واشر فنری که فشار را روی یک نقطه از یک مهره یا گل پیچ متمرکز می کنند، روند شل شدن را با نفی موثر نیروهای سفت کننده مخالف در طرف مقابل مهره تسریع میکنند.
4 نکته برای جلوگیری از شل شدن اتصالات
تا زمانی که پیچ های سر شش گوش رایج شدند، محبوب ترین در بازار بودند، زیرا به دلیل طراحی سر بزرگ، احتمال لغزش آچار در هنگام باز کردن پیچ ها کمتر بود. در اینجا چند کاربرد وجود دارد که پیچ های بزرگتر ممکن است بهتر از انواع دیگر پیچ ها کار کنند. به طور کلی پیچ و مهره های مربعی یکی از پرمصرف ترین پیچ ها و مهره ها هستند و قبل از اینکه سازندگان و پیمانکاران به بست های سر شش گوش دست یابند، برای پروژه ها و اتصالات مختلف از پیچ و مهره های مربعی استفاده می کنند.
1- استفاده از مهره های قفلی
مهره های قفل کننده یکی از انواع مهره است که به طور خاص برای محافظت در برابر شل شدن طراحی شده اند. مهره های قفل کننده نایلونی و مهره های قفل کننده تمام فلزی دو نمونه از محبوب ترین نمونه ها برای مقاومت در برابر لرزش هستند.
2- واشرهای نورد لاک Nord-Lock
واشر های نورد لاک در برابر لرزش و بار های دینامیکی مقاومت دارند و توسط تست های یونکر موفق عمل کرده اند. این واشرها به صورت جفت مورد استفاده قرار می گیرند و دارای دندانه های به هم پیوسته هستند که یک سیستم قفل گوه ای منحصر به فرد را ارائه می دهند که اتصال دهنده های مهمی را که در معرض ارتعاش شدید یا بارهای دینامیکی قرار دارند را محکم می کند.
بر خلاف واشرهای ضد لرزش سنتی، که برای جلوگیری از شل شدن پیچ و مهره ها به اصطکاک متکی بودند، واشرهای Nord-Lock با استفاده از کشش، اجزای جفت را به هم محکم می کنند.
واشرهای Nord-Lock را می توان با پیچ ها و پیچ ها تا درجات کششی بالا مانند پیچ های با گرید 12و 9 استفاده کرد.

3- از پیچ های تمام رزوه استفاده کنید
پیچ های شش گوش فلنچ و پیچ های آلنی سرخزینه که تمام رزوه هستند که برای افزایش اصطکاک به سطح می خورند. این پیچ ها به ایجاد چسبندگی بیشتر روی سطح مجموعه کمک می کنند و خطر شل شدن را کاهش می دهند. پیچ ها و پیچ های دندانه دار اغلب در کاربردهایی که واشرها نامناسب هستند استفاده می شود.
4- از قفل مکانیکی برای پیچ ها استفاده کنید
قفل مکانیکی، با قرار دادن یک مانع مکانیکی در مسیر باز شدن پیچ، تضمینی را در برابر شل شدن ایجاد می کند.
منبع: accu.co.uk