紧固件横向振动试验台三维实体模型研究与设计文献综述
2020-04-29 15:18:04
紧固件是起将两个或两个以上的零件或构件牢牢连接在一起成为一个整体的作用,是目前最重要和广泛的机械连接件之一。紧固件的紧固件的种类非常的繁多,其中螺纹紧固件是最常见广泛的一种,螺纹紧固件的结构紧凑,连接力大,便于拆装,比较安全可靠。但作为紧固件,螺纹紧固件也会存在着连接松动的情况,松动后会导致连接失效并可能产生重大的安全隐患。因此为了提升螺纹紧固件的使用安全系数,采用有效的方法测试和对防范松动进行深入的研究。
螺纹紧固件的使用非常的广泛,用到的场合非常的多,所以其使用安全也非常的重要,当连接发生松动,被连接件的牢固程度会被削弱甚至断开连接,产生严重的安全隐患,常用的螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈,在能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模具、液压等等行业,在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面都有着重要的作用。中国是一个基建大国,在各种工程建设中都离不开紧固件,对其的要求也越来越高。
实践表明,紧固件的的松动主要是受到横向振动载荷而产生的,由此原理进行设计紧固件横向振动试验台用来测试紧固件的防松性能和检测紧固件的生产质量。用于评价紧固件的防松性能的试验方法主要有三种,有地脚螺栓试验法、套筒横向冲击试验法和横向振动试验法,本次采用的横向法是20世纪80年代以来公认的效果比较理想的方法,并已经被制定为国际标准,其试验准则首先是由美国自动工程学会对已获得的试验结果总结后提出的,之后我国也根据准则制定了国标,到目前为止,我国虽然做了很多试验,并对方法和夹具做了很多改进,但到现在主要还是采用振动试验台,尚无可进行该试验的专用试验设备。
首先分析螺纹紧固件连接过程中的力学模型,研究其自锁性能和在工作中产生松动的原因,并根据原因设计振动试验的方案,根据国标完成各种结构设计和测量元件的选用,简化试验台结构,建立数学模型,运用Solidworks软件对紧固件试验台进行建模,虚拟装配和干涉检查并对结构进行优化,再进行紧固件试验台安装调试,制定试验使用标准,进行防松性能测试。
上世纪60年代,德国相关研究者首次发现,往返式的横向振动是螺纹紧固件产生松动的主要原因,由这个研究成果,德国研究者首先设计了一种专门测试和分析紧固件自锁性能的试验机,可以通过试验机分析分析预紧轴力,横向振动和振动周期的变化曲线来研究紧固件防松特性,便于研究最佳的锁紧特性。
我国的702所为满足航天产品振动试验的需要,开始了振动试验系统的研制,现如今702的振动试验装置不仅在航空航天和其他领域发挥着重要作用,同时也成为重要的民用设备。
目前国际上通用的还是德国上世纪60年代设计的,到现在设计思路基本没有改变,但现如今已发现传统的试验台的一些缺点,比如定为标准的120秒振动时间有时候会不够。上海底特公司利用新材料超高强度磁钢设计磁性振动源,解决的连续调节振动力和持续振动等难题,历经几年不断的修改,到2011第一台横向振动试验台建成,突破的原来德国的设计局限,把这一检测技术推向的新的高峰。