Взаимодействие рабочих профилей инструмента и крепежа
Процесс передачи усилия от инструмента на крепежную деталь занимает центральное место при рассмотрении рабочих свойств инструмента, предназначенного для работы с резьбовыми крепежными деталями. В дальнейшем этот процесс рассматривается применительно к тому или иному виду инструмента. При этом используются термины “усилие” (мускульное сила, прикладываемая к инструменту), “нагрузка” (сила воздействующая на образующие рабочего профиля инструмента и крепежа) и “крутящий момент” (произведение силы на длину рычага).
При взаимодействии рабочих профилей крепежной детали и инструмента определяющую роль играют форма и размер “пятен контакта”, то есть участков рабочих профилей, по которым соприкасаются крепеж и инструмент. В районе пятен контакта происходит деформация обоих профилей. До определенного предела она обратимая, то-есть исчезает по снятию нагрузки. При увеличении усилия деформация крепежной детали становится необратимой (пластической), т.к. крепеж производится из низкоуглеродистой незакаленной стали с низким пределом текучести, но с высокой пластичностью.
Главным свойством любого рабочего профиля является его способность к передаче усилия. Она определяются суммарной площадью пятен контакта и динамикой изменения этой площади при увеличении нагрузки.
Деформация рабочего профиля под нагрузкой изменяет его способность к передаче нагрузок. Если в результате такой деформации площадь пятен контакта падает( отрицательная динамика пятен контакта), то эта способность уменьшается, и дальнейшее приложение усилия не имеет смысла: оно может привести только к полному разрушению рабочего профиля. Должно быть наоборот: по мере роста нагрузки площадь пятен контакта должна расти (положительная динамика пятен контакта). Некоторые рабочие профили (как инструмента, так и крепежных деталей) имеют низкий порог, при котором положительная динамика пятен контакта сменяется отрицательной. Примеры: рожковый профиль для стандартного шестигранника (инструмент) и внутренний профиль «прямой шлиц» (крепеж).
Простые рабочие профили крепежных деталей, например шестигранные, предоставляют определенную свободу в выборе рабочего профиля инструмента. Например, т.н. “улучшенные” шестигранные профили торцевых головок и накидных ключей имеют гораздо лучшую динамику пятен контакта при увеличении нагрузки, чем уже упомянутый рожковый профиль или накидной двенадцатигранный профиль. Сложные рабочие профили такой свободы производителям инструмента не предоставляют, но в них правильная динамика пятен контакта обычно заложена изначально (как например у профилей TORX® и XZN®). Как следствие, они позволяют прикладывать достаточно большие нагрузки практически без необратимой деформации профиля крепежной детали.
Внутренние профили “прямой шлиц”, Phillips® и Pozidrive® для обеспечения приемлемой динамики пятен контакта требуют приложения значительного усилия фиксации, направленного вдоль оси крепежной детали.
Способность рабочего профиля резьбовой крепежной детали к передаче нагрузки соответствует диаметру резьбы. Однако в начальный момент отворачивания приржавевших резьбовых соединений рабочий профиль крепежа может подвергаться таким нагрузкам, на которые он не рассчитан. Дальнейшее как раз и зависит от правильного выбора инструмента. Его рабочий профиль должен обеспечивать максимальную площадь пятен контакта и их положительную динамику во всем диапазоне нагрузок. Рабочие профили инструмента рассмотрены в главах: 3, 4 и 5 (“Сборный монтажный инструмент”, “Гаечные ключи” и “Отвертки”, соответственно).
Любой профиль может быть деформирован самым разным образом и по самым разным причинам. Когда ниже говорится о изменении рабочих свойствах профиля при его деформации, имеется в виду только та деформация, которая обычно имеет место при применении инструмента со штатным рабочим профилем.
В тексте главы 2 приводятся размерные ряды рабочих профилей, составленные по ассортименту крупнейших мировых производителей инструмента. Эти ряды дают представление о реально встречающихся размерах профилей.
Ниже даны ссылки на сокращенные варианты описания применяемых на практике рабочих профилей крепежа и инструмента, представленные на сайте.
Внешние рабочие профили крепежа
Подавляющее большинство внешних рабочих профилей — шестигранники. Другие встречаются в России крайне редко (за ее пределами чаще, но ненамного), причем основная часть исключений приходится на профиль “внешний TORX ®“.
- Шестигранник
- Внешний TORX®
- Внешний TORX-PLUS®
- Квадрат
- Двойной квадрат
- Профиль “SPLINE”
- Внешний Tri-Wing®
- Пятигранник
Рабочие профили инструмента для шестигранного крепежа
На сегодня можно выделить две группы рабочих профилей инструмента для стандартного шестигранного крепежа: классические и улучшенные, к которым относятся и универсальные профили, предназначенные для работы как с метрическим, так и с дюймовым крепежом. Торцевые головки и (реже) гаечные ключи с улучшенными профилями позволяют создавать более высокие нагрузки на рабочий профиль крепежа без его существенной деформации, что необходимо, например, при отворачивании «прикипевших» гаек или же работать с деформированным крепежом. Это возможно за счет отнесения пятна контакта от угла крепежа. Универсальные (дюймовые/метрические) профили были, на самом деле, первыми, в которых была реализована эта идея, однако их эксплуатация выяснила, что их самым полезным свойством является не универсальность, а как раз возможность приложения повышенной нагрузки к крепежу.
- Классические профили
- Универсальный профиль MetrInch
- Улучшенные профили
- Внутренние рабочие профили крепежа
Если практически все внешние профили, кроме шестигранного и “внешнего TORX®, можно отнести к “экзотическим” (по крайней мере в России), то реально используемых внутренних рабочих профилей гораздо больше. Обусловлено это тем, что недостаток места в головке винта или шурупа вынуждает искать максимально эффективные формы профиля, улучшая одни свойства за счет других. И профили, пригодные для одной цели, оказываются малопригодными для другой.
Загрузка ...